Hot Rolling Mill - Beste verfügbare Techniken (BVT ...

Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)
Reference Document on Best Available Techniques in the
Ferrous Metals Processing Industry
December 2001
mit ausgewählten Kapiteln in deutscher Übersetzung
Umweltbundesamt
(German Federal Environmental Agency)
National Focal Point - IPPC
Postfach 33 00 22
D-14191 Berlin
Tel.: +49 (0)30 8903-0
Fax: + 49 (0)30 8903-3993
E-Mail: nfp-ippc@uba.de (Subject: NFP-IPPC)

Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und die 16
Bundesländer haben eine Verwaltungsvereinbarung geschlossen, um gemeinsam eine
auszugsweise Übersetzung der BVT-Merkblätter ins Deutsche zu organisieren und zu
finanzieren, die im Rahmen des Informationsaustausches nach Artikel 16 Absatz 2 der
Richtlinie 96/61/EG über die integrierte Vermeidung und Verminderung der
Umweltverschmutzung (IVU-Richtlinie) (Sevilla-Prozess) erarbeitet werden. Die Vereinbarung
ist am 10.1.2003 in Kraft getreten. Von den BVT-Merkblättern sollen die für die
Genehmigungsbehörden wesentlichen Kapitel übersetzt werden. Auch Österreich unterstützt
dieses Übersetzungsprojekt durch finanzielle Beiträge.
Als Nationale Koordinierungsstelle für die BVT-Arbeiten wurde das Umweltbundesamt (UBA)
mit der Organisation und fachlichen Begleitung dieser Übersetzungsarbeiten beauftragt.
Die Kapitel des von der Europäischen Kommission veröffentlichten BVT-Merkblattes Reference
Document on Best Available Techniques in the Ferrous Metals Processing Industry, in denen
die Besten Verfügbaren Techniken beschrieben sind (Kapitel A 4, B 4 und C 4 (Techniques to
consider in the determination of BAT), Kapitel A 5, B 5 und C 5 (BAT) sowie Kapitel D
(Techniques Common to several Sub-sectors)), sind im Rahmen dieser
Verwaltungsvereinbarung in Auftrag des Umweltbundesamtes übersetzt worden.
Die nicht übersetzen Kapitel liegen in diesem Dokument in der englischsprachigen
Originalfassung vor. Diese englischsprachigen Teile des Dokumentes enthalten weitere
Informationen (u.a. Emissionssituation der Branche, Technikbeschreibungen etc.), die nicht
übersetzt worden sind. In Ausnahmefällen gibt es in der deutschen Übersetzung Verweise auf
nicht übersetzten Textpassagen. Die deutsche Übersetzung sollte daher immer in Verbindung
mit dem englischen Text verwendet werden.
Die Kapitel „Zusammenfassung“, „Vorwort“, „Umfang“ und „Schlussfolgerungen und
Empfehlungen“ basieren auf den offiziellen Übersetzungen der Europäischen Kommission in
einer zwischen Deutschland, Luxemburg und Österreich abgestimmten korrigierten Fassung.
Die Übersetzungen der weiteren Kapitel sind ebenfalls sorgfältig erstellt und fachlich durch das
Umweltbundesamt und Fachleute der Bundesländer geprüft worden. Diese deutschen
Übersetzungen stellen keine rechtsverbindliche Übersetzung des englischen Originaltextes dar.
Bei Zweifelsfragen muss deshalb immer auf die von der Kommission veröffentlichte
englischsprachige Version zurückgegriffen werden.
Dieses Dokument ist auf der Homepage des Umweltbundesamtes
(www.umweltbundesamt.de) (Stichwort „Beste Verfügbare Technik“) abrufbar.
Durchführung der Übersetzung in die deutsche Sprache (ohne die von der Europäischen
Kommission übersetzten Abschnitte):
Gabriele Klein
Gerstenkamp 1 b
D-22081 Hamburg
Tel.: +49-162-9891555
E-Mail: chicarubiagk@yahoo.com

ZUSAMMENFASSUNG
Zusammenfassung
Das vorliegende Referenzdokument über die besten verfügbaren Techniken in der Stahlverarbeitung
beruht auf einem Informationsaustausch entsprechend Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie 96/61/EG des
Rates. Das Dokument ist im Zusammenhang mit dem Vorwort zu sehen, das die Zielsetzungen des
Dokuments beschreibt und Hinweise zu seiner Verwendung gibt.
Dieses BREF-Dokument besteht aus 4 Teilen (A – D). Die Teile A bis C beinhalten die verschiedenen
Sparten der Stahl verarbeitenden Branche: A: Warm- und Kaltumformung; B: Kontinuierliche
Beschichtung; C: Stückverzinken. Diese Gliederung wurde wegen der unterschiedlichen Art und
Größenordnung der unter dem Begriff Stahlverarbeitung zusammengefassten Aktivitäten gewählt.
Teil D behandelt keine Sparte, sondern umfasst die technischen Beschreibungen einer Reihe von
Umweltschutzmaßnahmen, bei denen es sich um Techniken handelt, die bei der Bestimmung der BVT in
mehr als einer Sparte zu berücksichtigen sind. Auf diese Weise wird die Wiederholung der technischen
Beschreibungen in den Drei „Kapiteln 4“ vermieden. Diese Beschreibungen sind stets im Zusammenhang
mit den auf die Anwendung in einzelnen Sparten verweisenden spezifischeren Informationen zu sehen,
die im jeweiligen Kapitel 4 dargelegt werden.
Teil A: Warm- und Kaltumformung
Der die Warm- und Kaltumformung betreffende Teil des Stahl verarbeitenden Sektors umfasst
verschiedene Produktionsverfahren, beispielsweise das Warmwalzen, Kaltwalzen und Ziehen von Stahl.
In verschiedenen Produktionsbereichen wird eine Vielzahl von Halbzeugen und Fertigerzeugnissen
hergestellt. Dabei handelt es sich um warm- und kaltgewalzte Flacherzeugnisse, warmgewalzte
Langerzeugnisse, gezogene Langerzeugnisse, Rohre und Drähte.
Warmwalzen
Beim Warmwalzen werden Größe, Form und mechanische Eigenschaften des Stahls durch wiederholtes
Verdichten des heißen Metalls (Temperaturbereich von 1050 bis 1300° C) zwischen elektrisch
angetriebenen Walzen verändert. Beim Warmwalzen kommen in Abhängigkeit der herzustellenden
StahlProdukte unterschiedliche Formen – Gussblöcke, Rohbrammen, Walzblöcke, Knüppel und
Vorblöcke – zum Einsatz. Die durch Warmwalzen hergestellten Produkte werden gewöhnlich
entsprechend ihrer Form in zwei Grundtypen eingeteilt: Flacherzeugnisse und Langerzeugnisse.
Im Jahr 1996 wurden in der EU insgesamt 127,8 Mio. Tonnen warmgewalzte Erzeugnisse produziert;
davon entfielen 79,2 Mio. t (ca. 62%) auf Flacherzeugnisse [Stat97]. Deutschland ist mit 22,6 Mio. t der
größte Hersteller von Flacherzeugnissen, gefolgt von Frankreich mit 10,7 Mio. t, Belgien mit 9,9 Mio. t,
Italien mit 9,7 Mio. t und dem Vereinigten Königreich mit 8,6 Mio. t. Der überwiegende Teil der
warmgewalzten Flacherzeugnisse ist Breitband.
Bei den verbleibenden 38 % der warmgewalzten Produkte handelt es sich um Langerzeugnisse, von
denen 1996 etwa 48,5 Mio. t produziert wurden. Die zwei wichtigsten Herstellerländer sind hier Italien
mit etwa 11,5 Mio. t und Deutschland mit 10,3 Mio. t; dahinter rangieren das Vereinigte Königreich (7
Mio. t) und Spanien (6,8 Mio. t). Der überwiegende Teil der Tonnage des Langerzeugnissektors entfällt
auf die Produktion von Walzdraht, der etwa ein Drittel der Gesamtproduktion ausmacht, gefolgt von
Bewehrungsstahl und warmgewalztem Stabstahl mit jeweils einem Viertel der Produktion.
Bei der Fertigung von Stahlrohren liegt die EU, die 1996 11,8 Mio. t herstellte (20,9 % der
Weltproduktion), an der Spitze, gefolgt von Japan und den USA. Die europäische Stahlrohrfertigung
weist einen außerordentlich hohen Konzentrationsgrad auf. Etwa 90 % der EU-Gesamtproduktion entfällt
auf fünf Länder – Deutschland (3,2 Mio. t), Italien (3,2 Mio. t), Frankreich (1,4 Mio. t), das Vereinigte
Königreich (1,3 Mio. t) und Spanien (0,9 Mio. t). In einigen Ländern kann ein einziges Unternehmen
Stahlverarbeitung i

Zusammenfassung
50 % oder mehr der jeweiligen Gesamtproduktion erzeugen. Neben den großen integrierten
Stahlrohrherstellern (die in erster Linie geschweißte Rohre produzieren) gibt es eine relativ große Zahl
eigenständiger mittelständischer Betriebe. Einige Unternehmen, die gemessen an der Tonnage oftmals zu
den kleineren Herstellern zählen, sind auf Märkten mit hoher Wertschöpfung tätig und fertigen in erster
Linie Rohre in Sonderabmessungen und Sonderqualitäten nach bestimmten Kundenvorgaben.
Warmwalzwerke umfassen normalerweise die folgenden Prozessschritte: Putzen des Einsatzgutes
(Flämmen, Schleifen); Erwärmen auf Walztemperatur; Entzundern; Walzen (Vorwalzen einschließlich
Verringerung der Breite, Fertigwalzen auf die erforderlichen Maße und Eigenschaften) und
Fertigbearbeitung (Besäumen, Längsteilen und Trennen). Je nach Erzeugnistyp und ihren konstruktiven
Merkmalen werden sie in Block- und Brammenwalzwerke, Warmbandwalzwerke, Blechwalzwerke, Stab-
und Drahtwalzwerke, Formstahl- und Profilstahlwalzwerke sowie Rohrwalzwerke eingeteilt.
Die wichtigsten umweltrelevanten Probleme des Warmwalzens sind die Emission von Luftschadstoffen,
insbesondere von NOx und SOx; der Energieverbrauch der Öfen; der bei der Produkthandhabung, beim
Walzen oder der mechanischen Oberflächenbehandlung entstehende (mitgerissene) Staub; die Öl und
Feststoffe enthaltenden Abwässer und die ölhaltigen Abfälle.
Die Branche meldete bei den NOx-Emissionen der Nachwärm- und Vergütungsöfen Konzentrationen von
200 bis 700 mg/Nm³ und spezifische Emissionen von 80 bis 360 g/t; während andere Quellen bis zu 900
mg/Nm 3 und – bei Verbrennungsluftvorwärmung auf bis zu 1000 o C – selbst über 5000 mg/Nm³ angaben.
Die von den Öfen abgegebenen SO2-Emissionen sind vom eingesetzten Brennstoff abhängig; es wurden
Werte von 0,6 bis 1700 mg/Nm³ und 0,3 bis 600 g/t gemeldet. Die Energieverbrauchswerte für diese
Öfen liegen zwischen 0,7 und 6,5 GJ/t; der typische Bereich liegt bei 1 – 3 GJ/t.
Was die bei der Handhabung der Erzeugnisse, beim Walzen oder der mechanischen
Oberflächenbehandlung entstehenden Staubemissionen betrifft, so wurden für die einzelnen Prozesse nur
sehr wenige Daten vorgelegt. Folgende Konzentrationsbereiche wurden gemeldet:
• Flämmen: 5 – 115 mg/Nm³
• Schleifen: < 30 – 100 mg/Nm³
• Walzgerüste: 2 – 50 mg/Nm³ and
• Bundtransport: etwa 50 mg/Nm³ .
Bei den in das Wasser gelangenden Emissionen des Warmwalzprozesses handelt es sich in erster Linie
um Öl und Feststoffe enthaltende Abwässer mit 5 bis 200 mg/l ungelöster Schwebstoffe und 0,2 – 10
mg/l Kohlenwasserstoffe. Die Menge der ölhaltigen, bei der Abwasseraufbereitung anfallenden Abfälle
lag je nach Walzwerktyp bei 0,4 – 36 kg/t.
Weitere Einzelheiten sowie Emissions- und Verbrauchswerte für weitere Prozessstufen beim
Warmwalzen entnehmen Sie bitte Kapitel A.3, wo die verfügbaren Daten zusammen mit erläuternden
Angaben zur Nutzungsbeschränkung dargelegt werden.
In Tabelle 1 sind die maßgebenden BVT für die einzelnen Schritte und verschiedenen umweltrelevanten
Probleme des Warmwalzprozesses zusammengefasst. Sämtliche Emissionszahlen sind
Tagesdurchschnittswerte. Die Emission von Luftschadstoffen ist auf Normzustand (273 K, 101,3 kPa)
und trockenes Abgas bezogen. Einleitungen in Gewässer sind als Tagesdurchschnittswert einer
durchflussabhängigen 24-Stunden-Mischprobe für die tatsächliche Betriebszeit (bei Werken ohne Drei-
Schicht-Betrieb) angegeben.
In der technischen Arbeitsgruppe (TWG) bestand über die in der Tabelle beschriebenen besten
verfügbaren Techniken und die damit erzielbaren Emissions-/Verbrauchswerte Einigkeit, sofern nicht
ausdrücklich auf “unterschiedliche Auffassungen” hingewiesen wird.
ii Stahlverarbeitung

Beste Verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen
• Auffangen von verschütteten und ausgetretenen Stoffen durch
geeignete Maßnahmen, z.B. Sicherheitsgruben und Dränage
• Abscheiden des Öls vom verunreinigten Wasser und
Wiederverwendung des zurückgewonnenen Öls
• Behandlung des abgeschiedenen Wassers in der
Abwasserbehandlungsanlage
Maschinelles Flämmen
• Kapselung der Flämmanlage und Staubabscheidung durch
Gewebefilter
• Elektrostatische Filter, wenn Gewebefilter wegen eines zu
hohen Feuchtegehaltes im Abgas nicht eingesetzt werden
können
Zusammenfassung
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte /
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Unterschiedliche Auffassungen
zum Staubwert:
< 5 mg/Nm³
< 20 mg/Nm³
Unterschiedliche Auffassungen
zum Staubwert:
< 10 mg/Nm³
20 - 50 mg/Nm³
• Getrennte Erfassung von Zunder/Flämmspänen
Schleifen
• Kapselung beim maschinellen Schleifen und spezielle Kabinen Unterschiedliche Auffassungen
mit Abzugshauben beim Schleifen von Hand und
zum Staubwert:
Staubabscheidung durch Gewebefilter
< 5 mg/Nm³
< 20 mg/Nm³
Sämtliche Oberflächenbegradigungsprozesse
• Aufbereitung und Wiederverwendung des bei
Oberflächenbehandlungsprozessen anfallenden Abwassers
(Abtrennen der Feststoffe)
• Betriebsinterne oder externe Verwertung von Zunder,
Schleifstaub und Staub
Wärm- und Wärmebehandlungsöfen
• Allgemeine Maßnahmen, beispielsweise in Bezug auf die
Ofenkonstruktion oder Betrieb und Wartung, wie in Kapitel
4.1.3.1 beschrieben
• Vermeiden von übermäßiger Luftzufuhr und Wärmeverlusten
während der Beschickung durch entsprechende
Bedienungsmaßnahmen (Tür nicht weiter als für die
Beschickung unbedingt notwendig öffnen) oder durch Bauteile
(Einbau dicht schließender mehrteiliger Türen)
• Sorgfältige Auswahl des Brennstoffs und Anwendung der
Ofenautomatisierung, z. B. Ofenführung zur Optimierung der
Feuerungsbedingungen:
- Erdgas
- alle anderen Gase und Gasgemische
- Heizöl (< 1 % S)
SO2-Werte:
< 100 mg/Nm 3
< 400 mg/Nm 3
bis zu 1700 mg/Nm³
Tabelle 1: Wesentliche Ergebnisse bezüglich BVT beim Warmwalzen und die damit erzielbaren
Emissions-/Verbrauchswerte
Stahlverarbeitung iii

Zusammenfassung
Beste Verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Unterschiedliche Auffassungen:
• Begrenzung des Schwefelgehalts des Brennstoffs auf
< 1 % ist BVT
• Senkung des S-Grenzwertes oder zusätzliche Maßnahmen zur
SO2-Minderung sind BVT
• Wärmerückgewinnung aus dem Abgas zum Vorwärmen des
Einsatzmaterials
• Wärmerückgewinnung aus dem Abgas durch Regenerativ- oder
Rekuperativbrennersysteme
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte/
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Energieeinsparung von 25- 50 %
und NOx-Minderungspotentiale
bis zu 50 % (je nach System)
• Wärmerückgewinnung aus dem Abgas durch Abhitzekessel
oder Siedekühlung (wenn Dampf benötigt wird)
• NOx-arme Brenner der zweiten Generation NOx: 250 - 400 mg/Nm³ (3% O2)
ohne Luftvorwärmung wurden
gemeldet. Das NOx-
Minderungspotenzial beträgt etwa
65 % im Vergleich zu
konventionellen Brennern
• Begrenzung der Luft-Vorwärmtemperatur: Abwägung
zwischen Energieeinsparung und NOx-Emission: Die Vorteile
des geringeren Energieverbrauchs und den geringeren SO2,
CO2 und CO-Emissionen müssen gegen den Nachteil
möglicherweise erhöhter NOx-Emissionen abgewägt werden
Unterschiedliche Auffassung:
• Selektive katalytische Reduktion (SCR) und selektive
nichtkatalytische Reduktion (SNCR) sind BVT
Erreichte Werte
• Informationen reichen nicht aus, um zu entscheiden, ob
SCR/SNCR als BVT einzustufen sind oder nicht
1 :
SCR: NOx < 320 mg/Nm 3
SNCR: NOx < 205 mg/Nm³ ,
Ammoniakschlupf 5 mg/Nm 3
• Verringerung des Wärmeverlustes der Zwischenprodukte durch
Minimierung der Lagerzeit und Isolierung der Brammen/
Walzblöcke (Wärmeschutzbox oder Thermodecken) in
•
Abhängigkeit von der innerbetrieblichen Produktionsgestaltung.
Änderung der Logistik und der Zwischenlagerung zur
größtmöglichen Steigerung des Anteils des Warmeinsatzes, der
direkten Chargierung oder des direkten Walzens (Höchstrate
hängt von den Fertigungsprojekten und der Produktqualität ab).
• In Neuanlagen endmaßnahes Gießen und Gießen dünner
Brammen, sofern das zu walzende Produkt mit dieser Technik
hergestellt werden kann
1
Dies sind Emissionswerte, die für eine bestehende SCR-Anlage (Hubbalkenofen) und eine bestehende SNCR-
Anlage (Hubbalkenofen) gemeldet wurden.
Fortsetzung der Tabelle 1: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare
Emissions-/Verbrauchswerte beim Warmwalzen
iv Stahlverarbeitung

Beste Verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Entzunderung
• Materialverbrauchskontrolle zur Senkung des Wasser- und
Energieverbrauchs
Walzguttransport
• Reduzierung des unerwünschten Energieverlustes durch Boxen
und Wärmerückgewinnungsöfen für Bunde und Hitzeschilde für
zu transportierende Brammen
Fertigwalzstraße
• Wassereindüsung mit anschließender Abwasseraufbereitung, bei
der die Feststoffe (Eisenoxide) abgeschieden werden zur
Verwertung des Eisenanteils
• Absaugeinrichtungen mit Abluftbehandlung mittels
Gewebefiltern und Verwertung des gesammelten Staubes
Egalisieren und Schweißen
• Absaughauben und anschließende Staubabscheidung durch
Gewebefilter
Kühlung (Maschinen etc.)
• Getrennte Kühlwassersysteme in geschlossenen Kreisläufen
Abwasserbehandlung / zunder- und ölhaltiges Prozesswasser
• Nutzung geschlossener Kreisläufe mit einer Rückführungsrate
von > 95 %
• Emissionsminderung durch Nutzung einer geeigneten
Kombination von Aufbereitungstechniken (werden im
Einzelnen in den Kapiteln A.4.1.12.2 und D.10.1 beschrieben).
• Rückführung des in der Abwasserbehandlung gesammelten
Walzzunders in den metallurgischen Prozess
• Gesammelter ölhaltiger Abfall/Schlamm sollte im Hinblick auf
die thermische Behandlung bzw. gefahrlose Entsorgung
entwässert werden
1 Ölmenge beruht auf Stichprobenmessungen
2 0.5 mg/l bei Anlagen, in denen rostfreier Stahl zum Einsatz kommt
Zusammenfassung
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte/
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Unterschiedliche Auffassung über
den Staubwert:
< 5 mg/Nm³
< 20 mg/Nm³
Unterschiedliche Auffassung über
den Staubwert:
< 5 mg/Nm³
< 20 mg/Nm³
Schwebstoffe (SS): < 20 mg/l
Öl: < 5 mg/l (1)
Fe: < 10 mg/l
Crtot: < 0.2 mg/l (2)
Ni: < 0.2 mg/l (2)
Zn: < 2 mg/l
Fortsetzung von Tabelle 1: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare
Emissions-/Verbrauchswerte beim Warmwalzen
Stahlverarbeitung v

Zusammenfassung
Beste verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Verhinderung der Verunreinigung durch Kohlenwasserstoffe
• Regelmäßige vorbeugende Kontrolle und Wartung von
Dichtungselementen, Dichtungen, Pumpen und Rohrleitungen
• Verwendung moderner Lager und Lagerdichtungen für Arbeits-
und Reservewalzen, Einbau von Leckmeldern in den
Schmierstoffleitungen (z.B. bei Hydrauliklagern)
• Auffangen und Behandlung des Sickerwassers der
verschiedenen Verbraucher (Hydraulikaggregate), Abscheidung
und Verwendung der Ölfraktion, beispiels-weise thermische
Verwertung durch Eindüsen in den Hochofen. Weitere
Behandlung des abgeschiedenen Abwassers entweder in der
Abwasserbehandlungsanlage oder in Aufbereitungsanlagen mit
Ultrafiltration oder Vakuumverdampfung
Walzendreherei
• Nutzung wässriger Entfettungssysteme, soweit dies für den
erforderlichen Reinheitsgrad aus technischer Sicht vertretbar ist
• Falls organische Lösemittel verwendet werden müssen, sind
nichtchlorierte Lösemittel zu bevorzugen
• Erfassung des Schmierfetts, das von den Lagerzapfen der
Walzen entfernt wird, und ordnungsgemäße Entsorgung,
beispielsweise durch Verbrennen
• Behandlung des Schleifschlamms durch Magnetabscheidung zur
Rückgewinnung der Metallpartikel und deren
Wiederverwendung bei der Stahlherstellung
• Entsorgung der öl- und schmiermittelhaltigen Rückstände von
Schleifscheiben, beispielsweise durch Verbrennen
• Entsorgung der mineralischen Schleifscheibenrückstände bzw.
abgenutzter Schleifscheiben auf Deponien
• Behandlung von Kühlflüssigkeiten und Schneidemulsionen
zwecks Trennung von Öl und Wasser. Ordnungsgemäße
Entsorgung der ölhaltigen Rückstände, beispielsweise durch
Verbrennen
• Behandlung des beim Kühlen und Entfetten sowie bei der
Emulsionstrennung anfallenden Abwassers in der
Wasseraufbereitungsanlage des Warmwalzwerkes
• Verwertung von Stahl- und Eisendrehspänen bei der
Stahlherstellung
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte/
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Verringerung des Ölverbrauchs
um 50-70 %.
Fortsetzung von Tabelle 1: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare
Emissions-/Verbrauchswerte beim Warmwalzen
Kaltwalzen
Beim Kaltwalzen werden die Merkmale des warmgewalzten Bandes, d.h. Dicke, mechanische und
technologische Eigenschaften, durch die zwischen den Walzen ohne vorherige Erwärmung des
Einsatzgutes erfolgende Verdichtung verändert. Das Einsatzmaterial wird in Form von Coils von den
Warmwalzwerken bezogen. Die Prozessschritte und die Reihenfolge der Verarbeitung in einem
Kaltwalzwerk hängen von der Qualität des zu bearbeiteten Stahls ab. Bei niedriglegiertem und
legiertem Stahl (Kohlenstoffstahl) kommen die folgenden Prozessschritte zum Einsatz: Beizen, Walzen
zur Verringerung der Dicke; Glühen oder Wärmebehandlung zur Regenerierung der Kristallstruktur;
vi Stahlverarbeitung

Zusammenfassung
Dressierwalzen oder Nachwalzen des geglühten Bandes zur Vermittlung der gewünschten mechanischen
Eigenschaften, Form und Oberflächenrauigkeit und Fertigbearbeitung.
Der Verfahrensweg für hochlegierten Stahl (nicht rostender Edelstahl) umfasst neben den für
Kohlenstoffstahl genannten Prozessschritten noch weitere Schritte. Die wichtigsten Stufen sind: Glühen
und Beizen des Warmbandes; Kaltwalzen; Fertigglühen und Beizen (oder Blankglühen); Nachwalzen und
Fertigbearbeitung.
Bei kaltgewalzten Produkten handelt es sich in erster Linie um Bänder und Bleche (typische Dicke 0,16 –
3 mm) mit hoher Oberflächengüte und präzisen mechanischen Eigenschaften, die in hochwertigen
Erzeugnissen zum Einsatz kommen.
Die Produktion von kaltgewalztem Band (Feinbleche und Grobbleche) belief sich im Jahr 1996 auf etwa
39,6 Mio. t [EUROFER CR]. Die wichtigsten Herstellerländer waren Deutschland mit etwa 10,6 Mio. t,
Frankreich mit 6,3 Mio. t, Italien mit 4,3 Mio. t, das Vereinigte Königreich mit 4,0 Mio. t und Belgien mit
3,8 Mio. t.
Die Produktion von kaltgewalztem Schmalband, das durch Kaltwalzen von schmalem Warmband oder
durch Längsteilen und Kaltwalzen von warmgewalztem Blech entsteht, betrug im Jahr 1994 etwa 8,3
Mio. t (2,7 Mio. kaltgewalztes Band und 5,5 Mio. Tonnen längsgeteiltes Band).
Die europäische Industrie, die kaltgewalztes Band herstellt, ist zugleich konzentriert und zersplittert.
50 % der Produktion entfällt auf die 10 größten Unternehmen, während sich weitere 140 Betriebe die
übrigen 50 % teilen. Die Struktur des Sektors wird durch nationale Unterschiede in der
Unternehmensgröße und im Konzentrationsgrad der Industrie geprägt. Die meisten Großunternehmen
befinden sich in Deutschland, das mit etwa 57 % der EU-Produktion den Markt beherrscht (1,57 Mio. t
im Jahr 1994). Die Mehrzahl der Betriebe kann jedoch als kleine oder mittlere Unternehmen eingestuft
werden. [Bed95]
1994 produzierte Deutschland mit 1,9 Mio. t etwa 35 % des Gesamtaufkommens an längsgeteiltem Band;
die nächsten Plätze belegten Italien und Frankreich, die jeweils 0,9 Mio. t herstellten.
Die wichtigsten umweltrelevanten Punkte beim Kaltwalzen sind säurehaltige Abfälle und Abwasser,
Entfettungsmitteldampf, Säure- und Ölnebel, , ölhaltige Abfälle und Abwässer; Staub, der beispielsweise
beim Entzundern und Abcoilen entsteht; NOx, das beim Beizen mit Mischsäure anfällt, und
Verbrennungsabgase der Ofenfeuerung.
Die beim Kaltwalzen entweichenden sauren Luftschadstoffe können vor allem beim Beizen - und bei der
Säureregeneration entstehen. Die Emissionen unterscheiden sich je nach dem eingesetzten Beizprozess,
d.h. sie sind im Wesentlichen von der verwendeten Säure abhängig. Für Salzsäurebeizen wurden HCl-
Emissionen mit Höchstwerten von 1 bis 145 mg/Nm³ (bis 16 g/t) gemeldet; wobei der von der Branche
angegebene Bereich zwischen 10 und < 30 mg/Nm³ (~ 0,26 g/t) lag. Für Schwefelsäurebeizen wurden
H2SO4 –Emissionen von of 1 – 2 mg/Nm³ und 0,05 – 0,1 g/t gemeldet.
Für das Mischsäurebeizen von rostfreiem Stahl wurden HF-Emissionen im Bereich von 0,2 –
17 mg/m 3 (0,2 – 3,.4 g/t) genannt. Neben den sauren Luftschadstoffen entsteht noch NOx. Der gemeldete
Streubereich reicht von 3 bis ~ 1000 mg/Nm 3 (3 – 4000 g/t spezifische Emission), wobei die unteren
Werte angezweifelt werden.
Für die auf die Handhabung von Stahl und das Entzundern zurückzuführenden Staubemissionen stehen
nur wenige Angaben zur Verfügung. Der für die mechanische Entzunderung gemeldete Bereich liegt
zwischen10 – 20 g/t für speziefische Emissionen und zwischen < 1 – 25 mg/m 3 für
Emissionskonzentrationen.
Weitere Einzelheiten sowie die Emissions- und Verbrauchsdaten für weitere Schritte des
Kaltwalzprozesses entnehmen Sie bitte Kapitel A.3, wo die verfügbaren Daten zusammen mit
erläuternden Angaben aufgeführt sind.
Stahlverarbeitung vii

Zusammenfassung
In Tabelle 2 sind die wichtigsten Ergebnisse in Bezug auf die besten verfügbaren Techniken für die
einzelnen Schritte und verschiedenen umweltrelevanten Probleme des Kaltwalzprozesses
zusammengefasst. Sämtliche Emissionszahlen sind Tagesdurchschnittswerte. Die Emission von
Luftschadstoffen ist auf den Normzustand (273 K, 101,3 kPa) und trockenes Abgas bezogen.
Einleitungen in Gewässer sind als Tagesdurchschnittswert einer durchflussabhängigen 24-Stunden-
Mischprobe für die tatsächliche Betriebszeit (bei Werken ohne Drei-Schicht-Betrieb) angegeben.
In der technischen Arbeitsgruppe (TWG) bestand über die in der Tabelle beschriebenen besten
verfügbaren Techniken und die damit erzielbaren Emissions-/Verbrauchswerte Einigkeit, sofern nicht
ausdrücklich auf “unterschiedliche Auffassungen” hingewiesen wird.
viii Stahlverarbeitung

Beste verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Abwickeln
• Wasserschleier mit anschließender Abwasserbehandlung, bei
der die Feststoffe abgetrennt und zur Verwertungdes
Eisenanteils gesammelt werden
• Absauganlagen mit Abluftbehandlung mittels Gewebefiltern
und Verwertung des gesammelten Staubs
Beizen
Allgemeine Maßnahmen zur Verringerung des Säureverbrauchs
und des Anfalls von verbrauchter Säure, wie in Kapitel A.4.2.2.1.
beschrieben, sollten so weit wie möglich angewandt werden,
insbesondere folgende Techniken:
• Vermeidung der Stahlkorrosion durch geeignete(n) Lagerung,
Transport, Kühlung usw.
• Mechanische Vorentzunderung zur Entlastung der Beizen Im
Falle des Einsatzes der mechanische Vorentzunderung ist sie in
einer geschlossenen Anlage mit Absaugsystem und
Gewebefiltern durchzuführen.
• Einsatz des elektrolytischen Vorbeizens
• Einsatz moderner, optimierter Beizeinrichtungen (Spitzbeizen
oder Beizen mit intensiver Badbewegung anstelle von
Tauchbeizen)
• Filtration der Beizlösungen zur Verlängerung der
Nutzungsdauer
• Einsatz von Ionenaustauschverfahren oder Elektrodialyse (für
Mischsäure) oder eine andere Methode zur Rückgewinnung von
freier Säure (wie in Kapitel D.6.9 beschrieben) zur
Regenerierung des Beizbades im Teilstrom-
HCl-Beizen
• Verwertung verbrauchter HCl Beizen
• oder Regenerierung der verbrauchten HCl Beizen durch Sprüh-
Röst- oder Wirbelschichtverfahren (oder ein äquivalentes
Verfahren) unter Wiederverwertung (Verwertung oder
Wiederverwendung) der regenerierten Säure; Luftwäscher, wie
in Kapitel 4 für die Regenerationsanlage beschrieben;
Wiederverwendung des als Nebenprodukt anfallenden Fe2O3
• Völlig gekapselte Ausrüstungen oder Ausrüstungen mit
Abzugshauben und Abgas-Nassentstaubung
H2SO4 -Beizen
• Rückgewinnung der ungebundenen Säure durch Kühl-
•
Kristallisation; Luftwäscher für Rückgewinnungsanlage
Völlig gekapselte Ausrüstungen oder Ausrüstungen mit
Abzugshauben und Abgaswäsche
Zusammenfassung
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte/
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Unterschiedliche Auffassungen
über den Staubwert:
< 5 mg/Nm³
< 20 mg/Nm³
Staub 20 -50 mg/Nm³
HCl 2 – 30 mg/Nm³
SO2 50 - 100 mg/Nm³
CO 150 mg/Nm³
CO2 180000 mg/Nm³
NO2 300 – 370 mg/Nm³
Staub 10 – 20 mg/Nm³
HCl 2 – 30 mg/Nm³
H2SO4 5 – 10 mg/Nm³
SO2 8 – 20 mg/Nm³
H2SO4 1 – 2 mg/Nm³
SO2 8 – 20 mg/Nm³
Tabelle 2: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare Emissions-/
Verbrauchswerte beim Kaltwalzen
Stahlverarbeitung ix

Zusammenfassung
Beste verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Mischsäurebeizen
• Rückgewinnung der freien Säure (durch Ionenaustausch- oder
Dialyseverfahren im Teilstrom-)
• oder Säureregeneration - durch Sprüh-Röst-
- oder Eindampfungsverfahren:
• Gekapselte Ausrüstungen/Abzugshauben und Wäsche und
zusätzlich:
• Waschen mit H2O2, Harnstoff, usw.
• oder Verhinderung der NOx-Bildung durch Zusatz von H2O2
oder Harnstoff zum Beizbad
• oder SCR
• Alternative: Verwendung von salpetersäurefreien Beizbädern
und einer gekapselten Anlage oder Nachrüstung der Anlage mit
Abzugshauben und Wäschern
Erwärmen der Säuren
• Indirekte Erwärmung durch Wärmetauscher oder, falls für die
Wärmetauscher Dampf erzeugt werden muss, durch
Tauchbrenner
• Kein Direkteinblasen von Dampf
Abwasserminimierung
• Kaskadenspülsysteme mit Wiederverwendung des Überlaufs
(beispielsweise in Beiz- oder Entfettungsbädern)
• Sorgfältige Einstellung und Kontrolle des ‘Beizsäure-
Regenerationssystems - von Spülwässern
Abwasserbehandlung
• In allen Fällen, in denen der Anfall von säurehaltigem Abwasser
nicht verhindert werden kann ist eine Behandlung durch
Neutralisation, Fällung und Flockung erforderlich.
Emulsionssysteme
• Vermeidung des Eintrags von Verunreinigungen durch
regelmäßige Kontrolle von Dichtungen, Rohrleitungen und
Verhinderung von Leckagen
• Kontinuierliche Überwachung der Emulsionsqualität
• Einsatz der Emulsionen in geschlossenen Kreisläufen
einschließlich der Reinigung der Emulsion zwecks
Verlängerung der Nutzungsdauer
• Behandlung der verbrauchten Emulsionen beispielsweise durch
Ultrafiltration oder elektrolytische Spaltung zur Abtrennung des
Öls.
1 Ölmenge beruht auf Stichprobenmessungen
2 Bei rostfreiem Stahl < 0.5 mg/l
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte/
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Staub < 10 mg/Nm³
HF < 2 mg/Nm³
NO2 < 200 mg/Nm³
HF < 2 mg/Nm³
NO2 < 100 mg/Nm³
Oder alle:
NOx 200 - 650 mg/Nm³
HF 2 - 7 mg/Nm³
SS: < 20 mg/l
Öl: < 5 mg/l 1
Fe: < 10 mg/l
Crtot: < 0.2 mg/l 2
Ni: < 0.2 mg/l 2
Zn: < 2 mg/l
Fortsetzung von Table 2: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare
Emissions-/ Verbrauchswerte beim Kaltwalzen
x Stahlverarbeitung

Beste verfügbare Techniken / Unterschiedliche Auffassungen
über BVT
Walzen und Anlassen
• Absaugeinrichtung mit Abluftbehandlung durch
Tropfenabscheider
Entfetten
• Reinigung in geschlossenen Kreisläufen unter
Wiederverwendung der Entfettungsmittel. Geeignete
Reinigungsmaßnahmen für verunreinigte Entfettungsbäder sind
mechanische Verfahren z.B. die Membranfiltration , wie in
Kapitel A.4. beschrieben.
• Behandlung der verbrauchten Entfettungsbäder durch
elektrolytische Emulsionsspaltung oder Ultrafiltration zur
Senkung des Ölgehalts; Wiederverwendung der abgetrennten
Ölfraktion; Behandlung (Neutralisation usw.) der abgetrennten
Wasserphase vor dem Ablassen
• Einrichtungen zur Erfassung und Reinigung von von Dämpfen
aus der Entfettung.
Glühöfen
• NO x -arme Brenner für kontinuierlich arbeitende Öfen
Zusammenfassung
Mit BVT erzielbare Emissions-
und Verbrauchswerte/
Unterschiedliche Auffassungen
über die Werte
Kohlenwasserstoffe:
5 – 15 mg/Nm³
NOx 250–400 mg/Nm³ ohne
Luftvorwärmung, 3 % O2.
Reduzierung um bis zu 60 % bei
NOx (und 87 % bei CO)
• Vorwärmen der Verbrennungsluft durch Regenerativ- oder
Rekuperativbrenner oder
• Vorwärmen des Einsatzgutes durch Nutzung der Abgaswärme
Fertigbearbeitung / Ölen
• Abzugshauben mit anschließenden Tröpfchenabscheidern
und/oder Elektrofiltern oder
• Elektrostatisches Ölen
Egalisieren und Schweißen
• Abzugshauben mit Staubabscheidung durch Gewebefilter Unterschiedliche Auffassungen
über den Staubwert:
< 5 mg/Nm³
< 20 mg/Nm³
Kühlen (Maschinen usw.)
• Gesonderte Kühlwassersysteme in geschlossenen Kreisläufen
Walzendreherei
Es gelten die für die Walzendreherei in Warmwalzwerken
genannten BVT-Werte
Metallische Nebenprodukte
• Erfassung des beim Schneiden anfallenden Schrotts sowie der
Bandanfänge und -enden und deren Rückführung in den
metallurgischen Prozess
Fortsetzung von Tabelle 2: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare
Emissions-/ Verbrauchswerte beim Kaltwalzen
Stahlverarbeitung xi

Zusammenfassung
Drahtziehen
Das Drahtziehen ist ein Prozess, bei dem Stangen/Draht durch ein formgebendes Ziehwerkzeug gezogen
und dadurch im Querschnitt verringert wird. Das Einsatzgut ist normalerweise warmgewalzter Walzdraht
mit einem Durchmesser zwischen 5,5 und 16 mm, der in Coils angeliefert wird. Ein typisches
Drahtziehwerk umfasst folgende Verarbeitungslinien:
• Vorbehandlung des Walzdrahtes (mechanische Entzunderung, Beizen)
• Trocken- oder Nassziehen (normalerweise mehrere Ziehvorgänge mit immer kleineren
Ziehwerkzeugen)
• Wärmebehandlung (kontinuierliches/diskontinuierliches Glühen, Ölhärten)
• Fertigbearbeitung
Die Europäische Union (EU) ist beim Drahtziehen führend in der Welt; auf den nächsten Plätzen folgen
Japan und Nordamerika. Die EU produziert jährlich etwa 6 Mio. t Draht. Werden die verschiedenen
Drahterzeugnisse wie Stacheldraht, Gitter, Zaunmaterial, Netze, Nägel usw. mit eingerechnet, erhöht sich
die Produktion der Branche auf über 7 Mio. t pro Jahr. Die europäische Drahtindustrie ist durch eine
Vielzahl von Spezialfirmen mittlerer Größe gekennzeichnet, doch entfällt das Gros der Produktion auf
einige wenige Großunternehmen. Schätzungen zufolge erzeugen etwa 5 % der Unternehmen 70 % der
Gesamtproduktionsmenge der Branche (und 25 % der Unternehemen erzeugen 90 %).
In den letzten 10 Jahren war bei den unabhängigen Drahtziehunternehmen eine verstärkte vertikale
Integration zu verzeichnen. Etwa 6 % der europäischen Drahtproduzenten sind integrierte Unternehmen,
auf die etwa 75 % der Gesamtproduktion von Stahldraht entfallen [C.E.T].
Deutschland ist mit 32 % (etwa 1,9 Mio. t) der europäischen Drahtproduktion der größte Produzent,
gefolgt von Italien (etwa 22 %, 1,2 Mio. t), dem Vereinigten Königreich, den Benelux-Staaten (in erster
Linie Belgien), Frankreich und Spanien.
(Anm. des Umweltbundesamtes: Zahl 1.09 Mio t im englischen BREF kann nicht stimmen. 32% von 6
Mio sind 1,9)
Die wichtigsten umweltrelevanten Aspekte des Drahtziehens sind Luftverunreinigungen durch Beizen,
säurehaltige Abfälle und Abwässer; mitgerissener Seifenstaub (Trockenzug); verbrauchte Schmiermittel
und Abwasser (Nasszug), Verbrennungsabgase und -emissionen aus den Ofenfeuerungen sowie
bleihaltige Abfälle aus Bleibädern.
Für die durch Beizen verursachten Luftverschmutzungen wurden HCl-Konzentrationen von 0 - 30
mg/Nm³ gemeldet. Bleibäder kommen beim kontinuierlichen Glühen und Patentieren zum Einsatz.
Dadurch entstehen bleihaltige Abfälle: 1 - 15 kg/t beim kontinuierlichen Glühen und 1 – 10 kg/t beim
Patentieren. Die gemeldeten BLeiemissionswerte beim Patentieren liegen zwischen < 0.02 und
1 mg/Nm³, und die Pb-Konzentrationen im Abschreckwasserüberlauf betragen 2 - 20 mg/l.
Weitere Einzelheiten und die Emissions- und Verbrauchsdaten für weitere Bearbeitungsstufen beim
Drahtziehen entnehmen Sie bitte Kapitel A.3, wo die verfügbaren Daten zusammen mit erläuternden
Angaben aufgeführt sind.
In Tabelle 3 sind die wichtigsten Ergebnisse in Bezug auf BVT für die einzelnen Schritte und
verschiedenen umweltrelevanten Probleme des Drahtziehens zusammengefasst. Sämtliche
Emissionszahlen sind Tagesdurchschnittswerte. Die Emission von Luftschadstoffen ist auf den
Normzustand (273 K, 101,3 kPa) und trockenes Abgas bezogen. Einleitungen in Gewässer sind als
Tagesdurchschnittswert einer durchflussabhängigen 24-Stunden-Mischprobe für die tatsächliche
Betriebszeit (bei Werken ohne Drei-Schicht-Betrieb) angegeben.
In der technischen Arbeitsgruppe (TWG) bestand über die in der Tabelle beschriebenen besten
verfügbaren Techniken und die damit erzielbaren Emissions-/Verbrauchswerte Einigkeit.
xii Stahlverarbeitung

Zusammenfassung
Beste verfügbare Techniken Mit BVT erzielbare
Emissions- und
Verbrauchswerte
Tauchbeizen
• Genaue Überwachung der Badparameter: Temperatur und
Konzentration
• Fahrweise innerhalb der in Teil D/Kapitel D.6.1 ‘Fahrweise offener
Beizbäder’ genannten Grenzwerte
• Bei Beizbädern mit starker Dampfemission, beispielsweise Bäder mit HCl 2 – 30 mg/Nm³
erwärmter oder konzentrierter HCl: Einbau von Seitenabsaugung und
eventuell Abluftbehandlung sowohl für Neu- als auch Altanlagen
Beizen
• Kaskadenbeizen (Kapazität >15 000 t Walzdraht pro Jahr) oder
• Rückgewinnung der freien Säure und deren Wiederverwendung in
der Beizanlage
• Externe Regeneration der verbrauchten Säure
• Verwertung der verbrauchten Säure als Sekundärrohstoff
• Entzundern ohne Säure, beispielsweise durch Sandstrahlen, wenn die
qualitativen Anforderungen dies zulassen
• Gegenstrom-Kaskadenspülen
Trockenzug
• Kapselung der Ziehmaschine (und ggf. Anschluss an einen Filter
oder eine ähnliche Vorrichtung); dies gilt für alle neuen Maschinen
mit einer Ziehgeschwindigkeit ≥ 4 m/s
Nasszug
• Reinigung und erneute Nutzung des Ziehfetts
• Behandlung der verbrauchten Emulsion zur Verringerung des
Ölgehalts im Abwasser und/oder Verringerung des Abfallvolumens,
beispielsweise durch chemische oder elektrolytische
Emulsionsspaltung sowie Ultrafiltration
• Behandlung der Abwasserfraktion
Trocken- und Nasszug
• Geschlossene Kühlwasserkreise
• Verzicht auf Durchlauf-Kühlwassersysteme
Diskontinuierliche Glühöfen, kontinuierliche Glühöfen für rostfreien Stahl und Öfen, die für
Ölhärten und Anlassen eingesetzt werden
• Verbrennen des zum Ausblasen genutzten Schutzgases
Kontinuierliches Glühen und Patentieren von niedriggekohltem Draht
• Gute betriebsinterne Maßnahmen, wie in Kapitel A.4.3.7 für das
Bleibad beschrieben
• Getrennte, vor Regen und Wind geschützte Lagerung Pb-haltiger
Abfälle
• Verwertung Pb-haltiger Abfälle in der Nichteisenmetallindustrie
• Betrieb des Abschreckbades im geschlossenen Kreislauf
Ölhärten
• Erfassung des Ölnebels der Abschreckbäder und ggf. Absaugung
des Ölnebels
Pb < 5 mg/Nm³
CO < 100 mg/Nm³
TOC < 50 mg/Nm³
Tabelle 3: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare Emissions-/
Verbrauchswerte beim Drahtziehen
Stahlverarbeitung xiii

Zusammenfassung
Teil B: Kontinuierliche Feuerbeschichtung
Beim Feuerbeschichten wird Stahlblech oder Stahldraht kontinuierlich durch geschmolzenes Metall
geleitet. Dabei findet eine Legierungsreaktion zwischen den beiden Metallen statt, wodurch eine gute
Verbindung zwischen Beschichtung und Trägermaterial erreicht wird.
Für Feuerbeschichtung geeignet sind Metalle mit niedrigen Schmelzpunkten, beispielsweise Aluminium,
Blei, Zinn und Zink.t. Durch die geringe thermische Beanspruchung werden Strukturveränderungen des
Stahls vermieden.
1997 betrug die Produktion der kontinuierlichen Feuerbeschichtungsanlagen in der EU 15 Mio. t. Zink ist
der in der Feuerbeschichtung am häufigsten aufgebrachte Beschichtungswerkstoff. Beschichtungen mit
Aluminium und insbesondere mit Blei-Zinn-Legierungen (s. Ternex) spielen nur eine untergeordnete
Rolle.
Verzinkter Stahl 81 %
Feuerverzinkter Stahl 4 %
Galfan 4 %
Aluminiumbedampfter Stahl 5 %
Aluzink 5 %
Ternex 1 %
Im Allgemeinen umfassen die kontinuierlichen Beschichtungsanlagen für Bleche folgende Schritte:
• Oberflächenreinigung durch chemische und/oder thermische Behandlung
• Wärmebehandlung
• Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Metall
• Nachbehandlung
Kontinuierliche Drahtverzinkungsanlagen umfassen folgende Prozessschritte:
• Beizen
• Behandlung mit Flussmittel
• Verzinken
• Nachbehandlung
Umweltrelevant sind in diesem Bereich hauptsächlich Säureemissionen in die Luft, und öl- und
chromhaltige Abwässer sowie zinkhaltige Abfälle. Aus dem Betrieb der Öfen resultieren der
Energieverbrauch sowie die entsprechenden Luftschadstoffe ; der Öfen, ,
Detaillierte Emissions- und Verbrauchswerte entnehmen Sie bitte Kapitel B.3, wo die verfügbaren Daten
zusammen mit erläuternden Angaben aufgeführt sind.
In Tabelle 4 sind die wesentlichen BVT-Merkmale für die einzelnen Prozessschritte sowie
verschiedenen umweltrelevanten Anforderungen an Feuerbeschichtungsverfahrens zusammengefasst.
Sämtliche Emissionszahlen sind Tagesdurchschnittswerte. Die Emission von Luftschadstoffen ist auf
vereinheitlichte Bedingungen von 273 K, 101,3 kPa und trockenes Gas bezogen. Einleitungen in
Gewässer sind als Tagesdurchschnittswert einer durchflussabhängigen 24-Stunden-Mischprobe für die
tatsächliche Betriebszeit (bei Anlagen ohne Drei-Schicht-Betrieb) angegeben.
In der technischen Arbeitsgruppe (TWG) bestand über die in der Tabelle beschriebenen besten
verfügbaren Techniken und die damit erzielbaren Emissions-/Verbrauchswerte Einigkeit.
xiv Stahlverarbeitung

Zusammenfassung
Beste verfügbare Techniken Mit BVT erzielbare
Emissions- und
Verbrauchswerte
Beizen
• Siehe das Kapitel zu BVT im Teil A/Kaltwalzwerke
Entfetten
• Kaskadenentfettung
• Aufbereitung und Rückführung der Entfettungslösung; Als geeignete
Aufbereitungsmaßnahmen stehen mechanische Verfahren sowie die
Membranfiltration, wie in Kapitel A.4 beschrieben, zur Verfügung.
• Behandlung der verbrauchten Entfettungslösung durch
elektrolytische Emulsionsspaltung oder Ultrafiltration zur
Verringerung des Ölgehalts; Verwertung der abgetrennten
Ölfraktion (z.B. thermisch); Behandlung (Neutralisation usw.) der
abgeschiedenen Wasserphase
• Abgedeckte Behälter mit Abzug sowie Abluftreinigung mittels
Wäscher oder Tröpfchenabscheider
• Einsatz von Quetschwalzen zur Minimierung der Ausschleppung
• NOx-arme Brenner
Vergütungsöfen
• Luftvorwärmung durch Regenerativ- oder Rekuperativbrenner
• Vorwärmen des Bandes
• Dampferzeugung durch Nutzung der Wärme des Abgases
Schmelztauchen
• Getrennte Erfassung und Verwertung von zinkhaltigen Rückständen,
Schlacken bzw. Hartzink in der Nichteisenmetallindustrie
Wärmebehandlung nach Verzinken
• NOx-arme Brenner
NOx 250 - 400 mg/Nm³
(3% O2) ohne
Luftvorwärmung
CO 100 - 200 mg/Nm³
NOx 250-400 mg/Nm³ (3% O2)
ohne Luftvorwärmung
• Regenerativ- oder Rekuperativbrennersysteme.
Ölen
• Abdecken der Bandölmaschine oder
• Elektrostatisches Ölen
Phosphatierung und Passivierung/Chromatierung
• Abdecken der Prozessbäder
• Aufbereutung und Wiederverwendung der Phosphatierungslösung
• Aufbereitung und Wiederverwendung der Passivierungslösung
• Nutzung von Quetschwalzen
• Auffangen der Dressier-/Nachwalzlösung und deren Behandlung in
der Abwasserbehandlungsanlage
Kühlen (Maschinen usw.)
• Getrennte Kühlwassersysteme in geschlossenen Kreisläufen
Abwasser
• Abwasserbehandlung durch eine Kombination von Sedimentation, SS: < 20 mg/l
Filtration und/oder Flotation / Fällung / Flockung. Diese Verfahren Fe: < 10 mg/l
sowie weitere Kombinationen einzelner Behandlungsverfahren mit Zn: < 2 mg/l
gleicher Wirkung werden in Kapitel 4 Teil D beschrieben
Ni: < 0.2 mg/l
• Bei vorhandenen Durchlaufanlagen, die nur eine Zn-Konzentration Crtot: < 0.2 mg/l
von < 4 mg/l erreichen: Umstellung auf diskontinuierliche
Pb: < 0.5 mg/l
Behandlung
Sn: < 2 mg/l
Tabelle 4: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare Emissions-
/Verbrauchswerte beim kontinuierlichen Feuerverzinken
Stahlverarbeitung xv

Zusammenfassung
Aluminiumbedampfen von Blech
Es gelten zumeist die gleichen BVT wie beim Feuerverzinken. Man benötigt jedoch keine
Abwasserbehandlungsanlage, da nur Kühlwasser abgelassen wird.
BVT für Heizung:
Gasfeuerung. Verbrennungsregelungssystem.
Aufbringen von Blei-Zinn-Überzügen auf Blech
Beste verfügbare Techniken
Beizen
Mit BVT erzielbare
Emissions- und
Verbrauchswerte
Gekapselter Beizbehälter und Führen der Abluft über einen HCl < 30 mg/Nm³
Nassentstauber, Behandlung des Entstauber- und
(1)
Beizbehälterabwassers
Vernickeln
• Gekapselter Prozess, Führen der Abluft über einen
Nassentstauber
Schmelztauchen
• Luftbürsten zur Regelung der Beschichtungsdicke
Passivierung
• Spülungsfreies System, folglich kein Anfall von Spülwasser
Ölen
• Elektrostatische Ölmaschine
Abwasser
• Abwasserbehandlung durch Neutralisieren mit Natronlauge,
Flockung/Ausfällen
• Entwässerung des Filterkuchens; Deponierung
1 Tagesdurchschnittswerte, vereinheitlichte Bedingungen von 273 K, 101.3 Pa und trockenes Gas
Tabelle 5: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare Emissions- /
Verbrauchswerte beim kontinuierlichen Aufbringen von Blei-Zinn-Überzügen auf Blechen
xvi Stahlverarbeitung

Zusammenfassung
Beschichten von Draht
In Tabelle 6 sind die wesentlichen BVT-Merkmale für die einzelnen Prozessschritte sowie
verschiedenen umweltrelevanten Anforderungen an die Drahtbeschichtung zusammengefasst. Sämtliche
Emissionszahlen sind Tagesdurchschnittswerte. Die Emission von Luftschadstoffen ist auf
vereinheitlichte Bedingungen von 273 K, 101,3 kPa und trockenes Gas bezogen. Einleitungen in
Gewässer sind als Tagesdurchschnittswert einer durchflussabhängigen 24-Stunden-Mischprobe für die
tatsächliche Betriebszeit (bei Anlagen ohne Drei-Schicht-Betrieb) angegeben.
In der technischen Arbeitsgruppe (TWG) bestand über die in der Tabelle beschriebenen besten
verfügbaren Techniken und die damit erzielbaren Emissions-/Verbrauchswerte Einigkeit.
Beste verfügbare Techniken Mit BVT erzielbare
Emissions- und
Verbrauchswerte
Beizen
• Gekapselte oder mit Abzugshauben versehene Anlagen und HCl 2 - 30 mg/Nm³
Abluftwäsche
• Kaskadenbeizen bei Neuanlagen mit einer Kapazität von mehr als
15 000 t/Jahr pro Linie
• Rückgewinnung der freien Säure
• Externe Regeneration der verbrauchten Säure sämtlicher Anlagen
• Verwertung der verbrauchten Säure als Sekundärrohstoff
Wasserverbrauch
Kaskadenspülung, eventuell in Kombination mit anderen Methoden zur
Minimierung des Wasserverbrauchs bei allen Neu- und Großanlagen
(> 15 000 t/Jahr)
Abwasser
• Physikalisch-chemische Behandlung des Abwassers (Neutralisation,
Fällung/Flockung, usw.)
Behandlung mit Flussmittel
• Sachgerechter Betriebsablauf, der insbesondere auf die Reduzierung
des Eisenaustrags und die Wartung des Prozessbades ausgerichtet ist.
• Betriebsinterne Regenerierung von Flussmittelbädern durch
Entfernung des Eisens im Teilstromverfahren
• Externe Aufbereitung und Wiederverwendung der verbrauchten
Flussmittellösung
Schmelztauchen
• Sachgerechte betriebsorganisatorische Maßnahmen, wie in Kapitel
B.4 beschrieben
Zn-haltige Abfälle
• Getrennte, vor Regen und Wind geschützte Lagerung und
Wiederverwendung in der Nichteisenmetallindustrie
Kühlwasser (nach dem Zinkbad)
• Geschlossener Kreislauf oder Wiederverwendung dieses relativ
reinen Wassers für andere Anwendungen
SS: < 20 mg/l
Fe: < 10 mg/l
Zn: < 2 mg/l
Ni: < 0.2 mg/l
Crtot: < 0.2 mg/l
Pb: < 0.5 mg/l
Sn: < 2 mg/l
Staub < 10 mg/Nm³
Zink < 5 mg/Nm³
Tabelle 6: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare Emissions-/
Verbrauchswerte bei der Drahtbeschichtung
Stahlverarbeitung xvii

Zusammenfassung
Teil C: Diskontinuierliches Feuerverzinken
Das Feuerverzinken ist ein Korrosionsschutzverfahren, bei dem Werkstücke aus Eisen- und Stahldurch
Aufbringen eines Zinküberzuges gegen Korrosion geschützt werden. Das diskontinuierliche Verzinken
von Einzelteilen wird als Stückverzinken bezeichnet , das überwiegend als Lohnverzinkung betrieben
wird.. Dabei werden die unterschiedlichsten Werkstücke für verschiedene Kunden behandelt.
Beträchtliche Unterschiede können hinsichtlich der Größe, Menge und Art der Werkstücke bestehen. Der
Begriff Stückverzinkung umfasst normalerweise nicht das Verzinken von Rohren in in speziellen halb-
oder vollautomatischen Verzinkungsanlagen
Bei dem in Stückverzinkungsanlagen beschichteten Gut handelt es sich um Stahlerzeugnisse wie Nägel,
Schrauben und andere Kleinteile; Gitterroste, Bauelemente, Baugruppen, Lichtmaste und vieles mehr. In
einigen Fällen werden auch Rohre in diskontinuierlichen Beschichtungsanlagen verzinkt. Verzinkter Stahl
wird überall dort eingesetzt, wo guter Korrosionsschutz und lange Lebensdauer erforderlich sind,
insbersondere im Transportsektor, in der Baubranche, in der Landwirtschaft und der Energieübertragung.
Um den Kundenwünschen entsprechen zu können, operiert dieser Sektor mit kurzen Vorlaufzeiten und
geringen Auftragsbeständen. Ein wichtiges Problem ist der Vertrieb, weswegen u sich die Anlagen in der
Nähe von Absatzschwerpunkten. befinden . Folglich umfasst die Branche eine relativ große Zahl von
Anlagen (etwa 600 in ganz Europa), die vorwiegend regionale Märkte bedienen. So können die
Transportkosten so gering wie möglich gehalten damit die Wirtschaftlichkeit gesteigert werden. Nur
einige wenige “Nischen”-Unternehmen sind bereit, bestimmte Artikelgruppen über größere Entfernungen
zu transportieren, um entwerder ihre Spezialkenntnisse zu nutzen oder die Anlagenkapazität auszulasten.
Die Möglichkeiten für diese spezialisierten Unternehmer sind begrenzt.
Im Jahr 1997 wurden etwa 5 Mio. t Stahl feuerverzinkt. Der größte Teil mit 1,4 Mio. t wurde in
Deutschland produziert und zwar in 185 Verzinkungsanlagen (1997). Den zweiten Platz belegte Italien
mit 0,8 Mio. t (74 Verzinkungsanlagen), gefolgt vom Vereinigten Königreich und Irland mit 0,7 Mio. t
(88 Anlagen) und Frankreich mit 0,7 Mio. t (69 Anlagen).
Das diskontinuierliche Feuerverzinken umfasst gewöhnlich folgende Verfahrensschritte:
• Entfetten
• Beizen
• (Fluxen)
• Verzinken (Schmelztauchverfahren)
• Nachbebehandlung
Eine Verzinkerei besteht im Wesentlichen aus einer Reihe von Behandlungs- oder Prozessbädern. Mit
Brückenkranen wird der Stahl von einem Behälter zum nächsten transportiert und in die verschiedenen
Bäder getaucht.
Die hauptsächlichen umweltrelevanten Probleme beim Stückverzinken sind Luftschadstoffe ( HCl aus der
Beize sowie Staub und gasförmige Verbindungen aus dem Verzinkungskessel), verbrauchte
Prozesslösungen (Entfettungslösungen, Beizbäder und Flussmittelbäder), ölhaltige Abfälle (die
beispielsweise bei der Reinigung der Entfettungsbäder anfallen) und zinkhaltige Abfälle (Filterstaub,
Zinkasche und Hartzink).
Detaillierte Emissions- und Verbrauchswerte entnehmen Sie bitte Kapitel .3, wo die verfügbaren Daten
zusammen mit erläuternden Angaben aufgeführt sind.
In Tabelle 7 sind die wesentlichen BVT-Merkmale für die einzelnen Prozessschritte sowie verschiedenen
umweltrelevanten Anforderungen an Feuerbeschichtungsverfahren zusammengefasst. Sämtliche
Emissionszahlen sind Tagesdurchschnittswerte. Die Emission von Luftschadstoffen ist auf
vereinheitlichte Bedingungen von 273 K, 101,3 kPa und trockenes Gas bezogen. Einleitungen in
xviii Stahlverarbeitung

Zusammenfassung
Gewässer sind als Tagesdurchschnittswert einer durchflussabhängigen 24-Stunden-Mischprobe für die
tatsächliche Betriebszeit (für Anlagen ohne Drei-Schicht-Betrieb) angegeben.
In der technischen Arbeitsgruppe (TWG) bestand über die in der Tabelle beschriebenen besten
verfügbaren Techniken und die damit erzielbaren Emissions-/Verbrauchswerte Einigkeit.
Beste verfügbare Techniken Mit BVT erzielbare
Emissions- und
Verbrauchswerte
Entfetten
• Sofern die Werkstücke nicht völlig fettfrei sind, Einschaltung einer
Entfettungsstufe
• Optimale und effiziente Betriebweise des Bades, beispielsweise
durch intensive Badbewegung
• Aufbereitung und Rückführung der Entfettungslösungen (durch
Abskimmen, Zentrifugieren usw.) zur Verlängerungder
Nutzungsdauer sowie Verwertung des ölhaltigen Schlamms oder
• 'Biologische Entfettung’ mit In-situ-Reinigung (Entfernen von Fett
und Öl aus der Entfettungsmittellösung) durch Bakterien
Beizen + Entmetallisieren
• Getrenntes Beizen und Entmetallisieren, wenn kein nachgeschalteter
Verfahrensschritt für die Rückgewinnung der Wertstoffe aus den
“gemischten” Beizen vor Ort installiert ist bzw. dafür kein externer
Spezialbetrieb zur Verfügung steht
• Externe Verwertung des verbrauchten Entmetallisierungsbades bzw.
betriebsinterne, Aufarbeitung zu Flussmittel)
Im Fall gemeinsamer Beize- und Entmetallisierbäder:
• Rückgewinnung der Wertstoffe aus den “Mischbeizen,
beispielsweise Verwendung für die Produktion von Flussmittel,
Rückgewinnung der Säure zur Wiederverwendung in der
Verzinkungsbranche oder zur Herstellung anderer anorganischer
Chemikalien
HCl-Beizen
• Genaue Überwachung der Badparameter: Temperatur und
Konzentration
• Fahrweise im Bereich der in Teil D/Kapitel D.6.1 ‘Fahrweise offener
Beizbäder’ genannten Grenzwerte
• Falls erwärmte oder höherkonzentrierte HCl-Bäder genutzt werden,
Einbau einer Absauganlage und Behandlung der Abluft
(beispielsweise durch Waschen)
• Besondere Aufmerksamkeit ist der tatsächlichen Beizwirkung des
Bades und der Verwendung von Inhibitoren zur Vermeidung von
Überbeizung zu schenken
• Rückgewinnung der freien Säure aus der verbrauchten Beizlösung
oder externe Regeneration der Beizlösung
• Entfernen von Zn aus der Säure
• Nutzung der verbrauchten Beizlösung zur Flussmittelproduktion
• Verbrauchte Beizlösung nicht zur Neutralisation einsetzen
• Verbrauchte Beizlösung nicht zur Emulsionsspaltung einsetzen
HCl 2 – 30 mg/Nm³
Tabelle 7: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare Emissions-/
Verbrauchswerte beim diskontinuierlichen Verzinken
Stahlverarbeitung xix

Zusammenfassung
Beste verfügbare Techniken Mit BVT erzielbare
Emissions- und
Verbrauchswerte
Spülen
• Vor Eintauchen in die verschiedenen Vorbehandlungsbehälter
Lösung jeweils gut abtropfen lassen
• Nach Entfetten und Beizen jeweils spülen
• Standspüle oder Spülkaskaden
• Wiederverwendung des Spülwassers zum Auffüllen der
Prozessbäder. Abwasserfreie Fahrweise (wenn in Ausnahmefällen
Abwasser entsteht, ist Abwasserbehandlung erforderlich)
Flussmittelbehandlung
• Kontrolle der Badparameter und die Optimierung der
Flussmittelmenge sind auch für die Minderung der Emissionen der
nachfolgenden Verfahrensschritte wichtig
• Flussmittelbäder sind betriebsintern oder extern zu regenerieren
Schmelztauchen
• Auffangen der beim Schmelztauchen entstehenden Emissionen durch Staub < 5 mg/Nm³
Kapselung desVerzinkungskessels oder durch Randabsaugung sowie
Verminderung der Staubemission durch Gewebefilter oder
Nassabscheider
• Betriebsinterne oder externe Wiederverwendung des Staubes
beispielsweise zur Flussmittelherstellung. Bei der Rückgewinnung
des Staubes sollte darauf geachtet werden, dass keine Dioxine, die
bei Betriebsstörungen in geringer Konzentration entstehen können,
angereichert werden.
Zn-haltige Abfälle
• Getrennte, vor Regen und Wind geschützte Lagerung und
Wiederverwendung der enthaltenen Wertstoffe in der
Nichteisenmetallindustrie oder anderen Branchen
Fortsetzung von Tabelle 7: Wesentliche Ergebnisse in Bezug auf BVT und damit erzielbare
Emissions-/Verbrauchswerte beim diskontinuierlichen Verzinken
xx Stahlverarbeitung

VORWORT
1. Status des Dokuments
Vorwort
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich alle Hinweise auf „die Richtlinie“ im vorliegenden
Dokument auf die Richtlinie 96/61/EG des Rates über die integrierte Vermeidung und Verminderung der
Umweltverschmutzung. Dieses Dokument ist Teil einer Reihe, in der die Ergebnisse eines
Informationsaustauschs zwischen den EU-Mitgliedstaaten und der betroffenen Industrie über beste
verfügbare Techniken (BVT), die damit verbundenen Überwachungsmaßnahmen und die Entwicklungen
auf diesem Gebiet vorgestellt werden. Es wird von der Europäischen Kommission gemäß Artikel 16
Absatz 2 der Richtlinie veröffentlicht und muss daher gemäß Anhang IV der Richtlinie bei der Festlegung
der „besten verfügbaren Techniken” berücksichtigt werden.
2. In der Richtlinie über die integrierte Vermeidung und Verminderung der
Umweltverschmutzung verankerte rechtliche Pflichten und Definition der BVT
Um dem Leser das Verständnis des Rechtsrahmens für die Erarbeitung des vorliegenden Dokuments zu
erleichtern, werden im Vorwort die wichtigsten Bestimmungen der Richtlinie über die integrierte
Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung beschrieben und eine Definition des Begriffs
„beste verfügbare Techniken” gegeben. Diese Beschreibung muss zwangsläufig unvollständig sein und
dient ausschließlich Informationszwecken. Sie hat keine rechtlichen Konsequenzen und ändert oder
präjudiziert in keiner Weise die Bestimmungen der Richtlinie.
Ziel der Richtlinie ist die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung durch
die im Anhang I aufgeführten Tätigkeiten, damit insgesamt ein hohes Umweltschutzniveau erreicht wird.
Die Rechtsgrundlage der Richtlinie bezieht sich auf den Umweltschutz. Bei ihrer Umsetzung sollten auch
die anderen Ziele der Gemeinschaft wie die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie
berücksichtigt werden, sodass sie zu einer nachhaltigen Entwicklung beiträgt.
Im Einzelnen sieht sie ein Genehmigungsverfahren für bestimmte Kategorien industrieller Anlagen vor
und verlangt sowohl von den Betreibern als auch von den Regulierungsbehörden und sonstigen
Einrichtungen ein integriertes, ganzheitliches Betrachten des Umweltverschmutzungs- und
Verbrauchspotentials der Anlage. Das Gesamtziel dieses integrierten Konzepts muss darin bestehen, das
Management und die Kontrolle der industriellen Prozesse so zu verbessern, dass ein hohes Schutzniveau
für die Umwelt insgesamt sichergestellt wird. Von zentraler Bedeutung für dieses Konzept ist das in
Artikel 3 definierte allgemeine Prinzip, das die Betreiber auffordert, alle geeigneten Vorsorgemaßnahmen
gegen Umweltverschmutzungen zu treffen, insbesondere durch den Einsatz der besten verfügbaren
Techniken, mit deren Hilfe sie ihre Umweltleistung verbessern können.
Der Begriff „beste verfügbare Techniken“ wird in Artikel 2 Absatz 11 der Richtlinie definiert als „der
effizienteste und fortschrittlichste Entwicklungsstand der Tätigkeiten und entsprechenden
Betriebsmethoden, der spezielle Techniken als in Praxis geeignet erscheinen lässt, grundsätzlich als
Grundlage für die Emissionsgrenzwerte zu dienen, um Emissionen in und Auswirkungen auf die gesamte
Umwelt allgemein zu vermeiden oder, wenn dies nicht möglich ist, zu vermindern.“ Weiter heißt es in der
Begriffsbestimmung in Artikel 2 Absatz 11:
„Techniken“ beinhalten sowohl die angewandte Technologie als auch die Art und Weise, wie die Anlage
geplant, gebaut, gewartet, betrieben und stillgelegt wird.
Als „verfügbar“ werden jene Techniken bezeichnet, die in einem Maßstab entwickelt sind, der unter
Berücksichtigung des Kosten/Nutzen-Verhältnisses die Anwendung unter in dem betreffenden
industriellen Sektor wirtschaftlich und technisch vertretbaren Verhältnissen ermöglicht, gleich, ob diese
Techniken innerhalb des betreffenden Mitgliedstaats verwendet oder hergestellt werden, sofern sie zu
vertretbaren Bedingungen für den Betreiber zugänglich sind.
Stahlverarbeitung xxi

Vorwort
Als „beste“ gelten jene Techniken, die am wirksamsten zur Erreichung eines allgemein hohen
Schutzniveaus für die Umwelt insgesamt sind.
Anhang IV der Richtlinie enthält eine Liste von ,,Punkten, die bei Festlegung der besten verfügbaren
Techniken im Allgemeinen wie auch im Einzelfall zu berücksichtigen sind ... unter Berücksichtigung der
sich aus einer Maßnahme ergebenden Kosten und ihres Nutzens sowie des Grundsatzes der Vorsorge und
Vermeidung“. Diese Punkte schließen jene Informationen ein, die von der Kommission gemäß Artikel 16
Absatz 2 veröffentlicht werden.
Die für die Erteilung von Genehmigungen zuständigen Behörden haben bei der Festlegung der
Genehmigungsauflagen die in Artikel 3 definierten allgemeinen Prinzipien zu berücksichtigen. Diese
Genehmigungsauflagen müssen Emissionsgrenzwerte enthalten, die gegebenenfalls durch äquivalente
Parameter oder technische Maßnahmen ergänzt bzw. ersetzt werden. Entsprechend Artikel 9 Absatz 4 der
Richtlinie sind diese Emissionsgrenzwerte, äquivalenten Parameter und technischen Maßnahmen
unbeschadet der Einhaltung der Umweltqualitätsnormen auf die besten verfügbaren Techniken zu stützen,
ohne dass die Anwendung einer bestimmten Technik oder Technologie vorgeschrieben wird; hierbei sind
die technische Beschaffenheit der betreffenden Anlage, ihr geografischer Standort und die jeweiligen
örtlichen Umweltbedingungen zu berücksichtigen. In jedem Fall haben die Genehmigungsauflagen
Vorkehrungen zur weitestgehenden Verminderung weiträumiger oder grenzüberschreitender
Umweltverschmutzungen vorzusehen und ein hohes Schutzniveau für die Umwelt insgesamt zu sichern.
Gemäß Artikel 11 der Richtlinie haben die Mitgliedstaaten dafür zu sorgen, dass die zuständigen
Behörden die Entwicklungen bei den besten verfügbaren Techniken verfolgen oder darüber informiert
sind.
3. Zielsetzung des Dokuments
Entsprechend Artikel 16 Absatz 2 der Richtlinie hat die Kommission „einen Informationsaustausch
zwischen den Mitgliedstaaten und der betroffenen Industrie über die besten verfügbaren Techniken, die
damit verbundenen Überwachungsmaßnahmen und die Entwicklungen auf diesem Gebiet“ durchzuführen
und die Ergebnisse des Informationsaustausches zu veröffentlichen.
Der Zweck des Informationsaustausches ist unter Erwägung 25 der Richtlinie erläutert, in der es heißt:
„Die Entwicklung und der Austausch von Informationen auf Gemeinschaftsebene über die besten
verfügbaren Techniken werden dazu beitragen, das Ungleichgewicht auf technologischer Ebene in der
Gemeinschaft auszugleichen, die weltweite Verbreitung der in der Gemeinschaft festgesetzten
Grenzwerte und der angewandten Techniken zu fördern und die Mitgliedstaaten bei der wirksamen
Durchführung dieser Richtlinie zu unterstützen.“
Zur Unterstützung der unter Artikel 16 Absatz 2 vorgesehenen Maßnahmen hat die Kommission (GD
Umwelt) ein Informationsaustauschforum (IEF) geschaffen, und mehrere technische Arbeitsgruppen
wurden unter der Schirmherrschaft des IEF eingesetzt. Im Informationsaustauschforum und in den
technischen Arbeitsgruppen sind, wie im Artikel 16 Absatz 2 verlangt, sowohl die Mitgliedstaaten als
auch die Industrie vertreten.
Ziel dieser Reihe von Dokumenten ist es, den gemäß Artikel 16 Absatz 2 erforderlichen
Informationsaustausch zu dokumentieren und der Genehmigungsbehörde Referenzinformationen zur
Verfügung zu stellen, die von dieser bei der Festlegung der Genehmigungsauflagen zu berücksichtigen
sind. Mit ihren Informationen über die besten verfügbaren Techniken sollen diese Dokumente als
wertvolle Instrumente zur Verbesserung der Umweltleistung dienen.
4. Informationsquellen
Dieses Dokument enthält eine Zusammenfassung von Informationen aus verschiedenen Quellen, vor
allem sachkundige Angaben der zur Unterstützung der Tätigkeit der Kommission geschaffenen
Arbeitsgruppen, die durch die Dienststellen der Kommission geprüft wurden. Für alle Beiträge wird
anerkennend gedankt.
xxii Stahlverarbeitung

5. Hinweise zum Verständnis und zur Benutzung dieses Dokuments
Vorwort
Die im vorliegenden Dokument enthaltenen Informationen sollen bei der Bestimmung der BVT in
konkreten Fällen als Unterstützung dienen. Bei der Bestimmung der BVT und Festlegung der auf BVT
gestützten Genehmigungsauflagen ist stets vom Gesamtziel, das heißt, einem insgesamt hohen
Umweltschutzniveau, auszugehen.
Im folgenden Teil dieses Abschnitts wird beschrieben, welche Informationen in den einzelnen
Abschnitten des Dokuments enthalten sind.
Die Kapitel 1 und 2 der Abschnitte A, B und C geben allgemeine Informationen über die Branche und
über die in der Branche angewandten industriellen Verfahren.
Die Kapitel 3 enthalten Daten und Angaben zu den Emissions- und Verbrauchswerten in bestehenden
Anlagen. Sie zeigen den Stand zum Zeitpunkt der Erarbeitung des Dokuments.
In den Kapiteln 4 werden Verfahren zur Emissionsverminderung und andere Methoden eingehend
beschrieben, die als die wichtigsten für die Bestimmung der BVT sowohl allgemein als auch bei der
Festlegung der auf BVT gestützten Genehmigungsauflagen betrachtet werden. Diese Information schließt
die Verbrauchs- und Emissionswerte ein, die bei Einsatz des Verfahrens als erreichbar betrachtet werden,
und Angaben zu den mit der jeweiligen Technik verbundenen Kosten und den medienübergreifenden
Aspekten sowie zu ihrer Anwendbarkeit auf Anlagen, die der IVU-Genehmigung unterliegen, zum
Beispiel neue, bestehende, große oder kleine Anlagen. Verfahren, die allgemein als veraltet gelten, finden
keine Berücksichtigung.
In den Kapiteln 5 werden die Verfahren und Emissions- und Verbrauchswerte aufgeführt, die allgemein
den Anforderungen an die besten verfügbaren Techniken entsprechen. Dabei geht es darum, allgemeine
Angaben zu den Emissions- und Verbrauchswerten bereitzustellen, die bei der Festlegung der auf BVT
gestützten Genehmigungsauflagen oder allgemein verbindlicher Vorschriften gemäß Artikel 9 Absatz 8
als geeignete Referenz gelten können. Jedoch muss darauf hingewiesen werden, dass es sich in diesem
Dokument nicht um Vorschläge für Emissionsgrenzwerte handelt. Bei der Festlegung der jeweiligen
Genehmigungsauflagen sind lokale standortspezifische Faktoren wie die technische Beschaffenheit der
betreffenden Anlage, ihr geografischer Standort und die örtlichen Umweltbedingungen zu
berücksichtigen. Ferner ist bei bestehenden Anlagen die wirtschaftliche und technische Vertretbarkeit
möglicher Modernisierungen zu beachten. Allein die Zielsetzung der Sicherung eines hohen
Umweltschutzniveaus insgesamt fordert nicht selten ein Abwägen der einzelnen Auswirkungen auf die
Umwelt, und diese Abwägungen sind oftmals von lokalen Erwägungen beeinflusst.
Obgleich im vorliegenden Dokument der Versuch unternommen wurde, einige dieser Aspekte
aufzugreifen, ist eine umfassende Behandlung in diesem Rahmen nicht möglich. Somit sind die in den
Kapiteln 5 aufgeführten Verfahren und Zahlenwerte nicht unbedingt auf alle Anlagen anwendbar.
Andererseits verlangt die Verpflichtung zur Sicherung eines hohen Umweltschutzniveaus einschließlich
der weitestgehenden Verminderung der weiträumigen oder grenzüberschreitenden
Umweltverschmutzung, dass Genehmigungsauflagen nicht aus rein lokalen Erwägungen festgesetzt
werden. Somit ist die vollständige Berücksichtigung der im vorliegenden Dokument enthaltenen
Informationen durch die Genehmigungsbehörden von größter Bedeutung.
Da sich die besten verfügbaren Techniken mit der Zeit weiter entwickeln, wird dieses Dokument ggf.
überprüft und aktualisiert. Stellungnahmen und Vorschläge sind an das Europäische IPPC-Büro beim
Institute for Prospective Technological Studies mit folgender Anschrift zu senden:
World Trade Center, Isla de la Cartuja s/n, E-41092 Sevilla – Spanien
Telefon: +34 95 4488 284 Fax: +34 95 4488 426
E-Mail: eippcb@jrc.es
Internet: http://eippcb.jrc.es
Stahlverarbeitung xxiii

- Keine autorisierte Übersetzung -
(Übersetzung der Europäischen Kommission, vom Umweltbundesamt sprachlich überarbeitet)
UMFANG
Umfang
Die Arbeiten zu diesem Dokument über die Verarbeitung von Stahl lehnen sich im Umfang eng an
vorangegangene Untersuchungen zu –Eisen und Stahlerzeugung an, in denen die Eisen- und
Stahlproduktion bis zum Stranggießen behandelt wird. Ausgehend von Gussblöcken, Rohbrammen,
Vorblöcken und Knüppeln, bei denen es sich um durch Blockguss oder Strangguss gefertigtes
Vormaterial handelt, werden die weiteren Herstellungsschritte wie Warmwalzen, Kaltwalzen und Ziehen,
Feuerverzinken und damit in Zusammenhang stehende Vor- und Nachbehandlung der verarbeiteten
Stahlprodukte behandelt.
In Abschnitt 2.3 a des Anhangs I zur Richtlinie 96/61/EG sind zwar nur Warmwalzwerke (> 20 t/h)
ausdrücklich genannt, aber Kaltwalzwerke und damit verbundene Prozesse wie Beizen und Entfetten
werden ebenfalls behandelt.
Abschnitt 2.3 c des Anhangs bezieht sich auf das Aufbringen von metallischen Schutzschichten auf
Metalloberflächen mit Hilfe von schmelzflüssigen Bädern (>2 t/h). Dabei wird zwischen dem
kontinuierlichen Feuerverzinken von Stahl und dem Feuerverzinken von Stahlteilen nicht unterschieden.
Deswegen ist das Feuerverzinken von Einzelteilen, das als Stückverzinken bekannt ist, Teil der
Untersuchung
Schmieden und Eisengießereien (Abschnitt 2.3 b und 2.4 von Anhang I) sind ebenso wenig Gegenstand
dieser Untersuchung wie Galvanisieren und das Aufbringen organischer Beschichtungen auf Stahl.
Folgende Hauptarbeitsschritte der kontinuierlichen Verarbeitung werden behandelt:
• Wiedererwärmen und Wärmebehandlung von Einsatzstoffen wie Brammen, Vorblöcke, Knüppel und
Gussblöcke.
• Oberflächenbehandlung und vorbereitende Prozesse:
Flämmen, Schleifen, Entzundern, Entfetten, Beizen
• Formen von Stahl: Vorwalzen, Warmwalzen, Kaltwalzen, Ziehen.
• Verfahren, die spezielle Material- oder Produkteigenschaften ergeben:
Glühen, Nachwalzen/Dressieren.
• Feuerverzinken und Fertigbearbeitung.
Im Hinblick auf das diskontinuierliche Feuerverzinken von Stahlteilen werden folgende Arbeitsschritte
behandelt:
• Oberflächenvorbereitung der Stahlteile: Entfetten, Spülen, Beizen, Behandlung mit Flussmittel,
Trocknen.
• Flüssigmetallbeschichtung.
• Nachbehandlung/Fertigbearbeitung: Abkühlen, Fetten.
Dieses BREF-Dokument umfasst 4 Teile (A – D). Die Teile A bis C behandeln die verschiedenen Sparten
des Stahl verarbeitenden Sektors: A - Warm- und Kaltumformung; B - kontinuierliche Beschichtung; C –
diskontinuierliches Verzinken. Diese Struktur wurde wegen der unterschiedlichen Art und
Größenordnung der unter dem Begriff Stahlverarbeitung zusammengefassten Aktivitäten gewählt.
Teil D behandelt keine Sparte, sondern umfasst die technischen Beschreibungen einer Reihe von
Umweltschutzmaßnahmen, bei denen es sich um Techniken handelt, die bei der Bestimmung der BVT in
mehr als einer Sparte zu berücksichtigen sind. Auf diese Weise wird die Wiederholung der technischen
Beschreibungen in den drei „Kapiteln 4“ vermieden. Diese Beschreibungen sind stets im Zusammenhang
mit den spezifischeren Informationen zur Anwendung in einzelnen Sparten im jeweiligen Kapitel 4 zu
sehen.
Stahlverarbeitung xxv

Best Available Technique Reference Document on
Ferrous Metals Processing
Zusammenfassung.........................................................................................................................................i
Vorwort .....................................................................................................................................................xxi
Umfang.....................................................................................................................................................xxv
A.1 General Information on Hot and Cold Forming ..........................................................................1
A.1.1 Hot Rolled Flat Products .......................................................................................................2
A.1.2 Hot Rolled Long Products .....................................................................................................3
A.1.3 Tubes .....................................................................................................................................4
A.1.4 Cold Rolled Flat Products......................................................................................................5
A.1.5 Cold Drawn Long Products/ Bright Steel Bars......................................................................8
A.1.6 Wire .......................................................................................................................................8
A.2 Applied Processes and Techniques in Hot and Cold Forming ..................................................11
A.2.1 Hot Rolling Mills.................................................................................................................11
A.2.1.1 Process Overview...........................................................................................................11
A.2.1.1.1 Blooming/Slabbing Mills.......................................................................................13
A.2.1.1.2 Hot Strip Mills.......................................................................................................13
A.2.1.1.3 Plate Mills..............................................................................................................16
A.2.1.1.4 Bar and Rod Mills..................................................................................................17
A.2.1.1.5 Structural/Section Mills.........................................................................................19
A.2.1.1.6 Tube Mill...............................................................................................................22
A.2.1.2 Surface Rectification and Conditioning of Input ...........................................................25
A.2.1.3 Reheating- and Heat Treatment Furnaces ......................................................................26
A.2.1.3.1 Batch Furnaces ......................................................................................................26
A.2.1.3.2 Continuous Furnaces .............................................................................................27
A.2.1.4 Descaling........................................................................................................................29
A.2.1.5 Edging............................................................................................................................30
A.2.1.6 Roughing........................................................................................................................30
A.2.1.7 Strip Rolling/Finishing Train .........................................................................................30
A.2.1.8 Rod Rolling/Finishing Train ..........................................................................................30
A.2.1.9 Plate Rolling...................................................................................................................31
A.2.1.10 Transport of Roll Stock between Rolling Stands ...........................................................31
A.2.1.11 Cooling Lines.................................................................................................................31
A.2.1.12 Sheet and Plate Production.............................................................................................32
A.2.1.13 Plate Heat Treatment......................................................................................................32
A.2.1.14 Roll Shop .......................................................................................................................33
A.2.1.15 Water Circuits / Water Management in Hot Rolling Mills ............................................33
A.2.1.16 Waste and By-product Management in Hot Rolling Mills.............................................36
A.2.2 Cold Rolling Mills ...............................................................................................................38
A.2.2.1 Process Overview...........................................................................................................38
A.2.2.2 Pickling of Low Alloy and Alloy HR Steel ...................................................................40
A.2.2.3 Annealing (I) and Pickling (I) of High Alloy HR Steel .................................................41
A.2.2.4 Cold Rolling of the Pickled Hot Rolled Strip.................................................................43
A.2.2.4.1 Low Alloy and Alloy Steel....................................................................................43
A.2.2.4.2 High Alloy Steel ....................................................................................................44
A.2.2.5 Annealing of Low Alloy and Alloy Steel.......................................................................45
A.2.2.5.1 Batch Annealing ....................................................................................................45
A.2.2.5.2 Continuous Annealing ...........................................................................................46
A.2.2.6 Annealing (II) and Pickling (II) of High Alloy Steel .....................................................47
A.2.2.7 Tempering of Cold Rolled Strip.....................................................................................48
A.2.2.7.1 Low Alloy and Alloy Steel....................................................................................48
A.2.2.7.2 High Alloy Steel ....................................................................................................48
A.2.2.8 Finishing ........................................................................................................................49
A.2.2.9 Roll Shop .......................................................................................................................49
A.2.2.10 Water and Process Baths Management in Cold Rolling Mills .......................................50
A.2.2.10.1 Emulsion System ...................................................................................................50
A.2.2.10.2 Degreasing Solution System..................................................................................51
A.2.2.10.3 Cooling Water Systems .........................................................................................51
A.2.2.10.4 Waste Water Treatment .........................................................................................53
A.2.2.11 Waste and By-product Management in Cold Rolling Mills...........................................53
A.2.3 WIRE PLANTS...................................................................................................................54
Stahlverarbeitung xxvii

A.2.3.1 Wire Drawing Process Overview .................................................................................. 54
A.2.3.2 Wire Rod Preparation .................................................................................................... 55
A.2.3.2.1 Mechanical Descaling of Wire Rod ...................................................................... 56
A.2.3.2.2 Chemical Descaling (Pickling) of Wire Rod......................................................... 56
A.2.3.2.3 Application of Soap (Lubricant) Carrier ............................................................... 56
A.2.3.3 Drawing.........................................................................................................................57
A.2.3.3.1 Dry Drawing of Wire ............................................................................................ 57
A.2.3.4 Heat Treatment of Wire................................................................................................. 57
A.2.3.4.1 Batch Annealing of Low Carbon Steel Wire......................................................... 57
A.2.3.4.2 Continuous (In-Line) Annealing of Low Carbon Steel Wire................................ 58
A.2.3.4.3 Continuous (In-Line) Annealing of Stainless Steel Wire...................................... 58
A.2.3.4.4 Patenting ............................................................................................................... 58
A.2.3.4.5 Oil Hardening and Tempering (Oil Tempering) ................................................... 59
A.2.3.4.6 Stress-relieving...................................................................................................... 59
A.2.3.5 In-line Pickling .............................................................................................................. 60
A.3 Present Consumption and Emission Levels for Hot and Cold Forming ................................... 61
A.3.1 Hot Rolling Mills ................................................................................................................ 61
A.3.1.1 Mass Stream Overview.................................................................................................. 61
A.3.1.2 Surface Rectification and Conditioning of Input........................................................... 62
A.3.1.3 Reheating and Heat Treatment Furnaces....................................................................... 63
A.3.1.4 Descaling.......................................................................................................................65
A.3.1.5 Hot Rolling.................................................................................................................... 67
A.3.1.6 Roll Shop.......................................................................................................................67
A.3.1.7 Oil, Grease and Hydraulic Oil Flow.............................................................................. 67
A.3.1.8 Hot Rolling Mill Waste Water Treatment Plant ............................................................ 69
A.3.1.9 Waste and Recycling ..................................................................................................... 70
A.3.1.10 Noise Issues in Hot Rolling........................................................................................... 71
A.3.1.11 Commissioning and Decommissioning ......................................................................... 71
A.3.2 Cold Rolling Mills............................................................................................................... 73
A.3.2.1 Mass Stream Overview.................................................................................................. 73
A.3.2.2 Pickling of Low Alloy, Alloy and High Alloy Steel ..................................................... 74
A.3.2.2.1 Hydrochloric Acid Pickling Line and Regeneration Plant .................................... 75
A.3.2.2.2 Sulphuric Acid Pickling Line and Regeneration Plant.......................................... 77
A.3.2.2.3 Mixed (HNO3-HF) Acid Pickling Line and Acid Recovery ................................. 79
A.3.2.3 Cold Rolling .................................................................................................................. 80
A.3.2.3.1 Low Alloy ............................................................................................................. 80
A.3.2.3.2 High Alloy/Reversing Mill ................................................................................... 82
A.3.2.4 Annealing of Low Alloy and Alloy Steel ...................................................................... 83
A.3.2.4.1 Batch Annealing.................................................................................................... 83
A.3.2.4.2 Continuous Annealing........................................................................................... 84
A.3.2.5 Annealing and Pickling of High Alloy Steel ................................................................. 85
A.3.2.6 Tempering (Low alloy/High Alloy)............................................................................... 87
A.3.2.7 Finishing (Cutting, Inspection, Packing) ....................................................................... 87
A.3.2.8 Roll Shop.......................................................................................................................88
A.3.2.9 Hydraulic Fluids and Lubricants Management.............................................................. 88
A.3.2.10 Cold Rolling Mill Waste Water Treatment Plant .......................................................... 89
A.3.2.11 Waste and Recycling ..................................................................................................... 91
A.3.2.12 Noise Issues in Cold Rolling ......................................................................................... 91
A.3.3 Wire Plant ........................................................................................................................... 93
A.3.3.1 Mass Stream Overview.................................................................................................. 93
A.3.3.2 Wire Rod Preparation .................................................................................................... 94
A.3.3.2.1 Mechanical Descaling of Wire Rod ...................................................................... 94
A.3.3.2.2 Chemical Descaling/Pickling of Wire Rod ........................................................... 94
A.3.3.2.3 Application of Soap Carrier .................................................................................. 95
A.3.3.3 Drawing of Wire............................................................................................................ 96
A.3.3.3.1 Dry Drawing ......................................................................................................... 96
A.3.3.3.2 Wet Drawing......................................................................................................... 97
A.3.3.4 Heat Treatment of Wire................................................................................................. 99
A.3.3.4.1 Batch Annealing/Bell and Pot Furnaces................................................................ 99
A.3.3.4.2 Continuous Annealing/Molten Lead Bath............................................................. 99
A.3.3.4.3 Patenting ............................................................................................................. 100
A.3.3.4.4 Oil Hardening & Tempering ............................................................................... 101
xxviii Stahlverarbeitung

A.3.3.4.5 Annealing of Stainless Steel Wire .......................................................................102
A.3.3.4.6 Stress Relieving ...................................................................................................102
A.3.3.5 Noise Issues in a Wire Plant.........................................................................................102
A.4 Massnahmen, die bei der Festlegung von BVT für Warm- und Kaltumformung zu
berücksichtigen sind................................................................................................................105
A.4.1 WARMWALZWERK .......................................................................................................105
A.4.1.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen ...................................................105
A.4.1.2 Beseitigung von Oberflächenfehlern und Vorbereitung des Einsatzmaterials .............105
A.4.1.2.1 Kapselung der Flämmanlage mit Reinigung der Abgase.....................................105
A.4.1.2.2 Kapselung der Schleifmaschinen mit Reinigung der Abgase..............................107
A.4.1.2.3 Computergestützte Qualitätskontrolle (CAQC)...................................................109
A.4.1.2.4 Walzen von Brammen mit gewölbten Kanten.....................................................110
A.4.1.2.5 Längsteilen von Brammen...................................................................................110
A.4.1.3 Wärm- und Wärmebehandlungsöfen ...........................................................................111
A.4.1.3.1 Allgemeine Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und für
emissionsarmen Betrieb.......................................................................................111
A.4.1.3.2 Ofenautomatisierung / Ofenregulierung ..............................................................113
A.4.1.3.3 Optimierte Gestaltung der Ofentür ......................................................................115
A.4.1.3.4 Regenerativbrennersystem...................................................................................115
A.4.1.3.5 Wärmetauscher und Rekuperativbrenner.............................................................117
A.4.1.3.6 Oxyfuel Technologie ...........................................................................................118
A.4.1.3.7 NOx-arme Brenner ..............................................................................................118
A.4.1.3.8 Selektive katalytische Reduktion (SCR)..............................................................120
A.4.1.3.9 Selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR)...................................................121
A.4.1.3.10 Externe Abgasrückführung (AGR)......................................................................123
A.4.1.3.11 Abhitzekessel.......................................................................................................124
A.4.1.3.12 Optimiertes Gleitschienen-Design zur Reduzierung von Kühlschatten...............125
A.4.1.3.13 Reduzierung der Energieverluste an Materialvorschub-einrichtungen................126
A.4.1.3.14 Verdampfungskühlung für Ofengleitschienen.....................................................127
A.4.1.3.15 Vorwärmvorrichtung für das Einsatzgut..............................................................128
A.4.1.3.16 Wärmekonservierungkästen / Thermoabdeckung................................................129
A.4.1.3.17 Heißeinsatz / Direktwalzen..................................................................................131
A.4.1.3.18 Endabmessungsnahes Gießen / Dünnbrammengießen ........................................134
A.4.1.3.19 Endabmessungsnahes Gießen/Vorprofil-Gießen (Beam Blank)..........................138
A.4.1.4 Entzunderung ...............................................................................................................138
A.4.1.4.1 Detektoren zur Positionsbestimmung des Walzgutes ..........................................138
A.4.1.4.2 Verwendung von Hochdruck-Vorratstanks .........................................................139
A.4.1.5 Stauchen /Kantenbearbeitung.......................................................................................139
A.4.1.5.1 Automatische Breitenkontrolle mit Kurzhubkontrolle ........................................140
A.4.1.6 Vorstraße......................................................................................................................141
A.4.1.6.1 Prozessautomation...............................................................................................141
A.4.1.7 Transport des vorgewalzten Materials zur Fertigstraße ...............................................141
A.4.1.7.1 Coilbox ................................................................................................................141
A.4.1.7.2 Haspelofen...........................................................................................................142
A.4.1.7.3 Hitzeschilde an Schiebebühnen ...........................................................................143
A.4.1.7.4 Erwärmen der Bandränder...................................................................................143
A.4.1.8 Walzen .........................................................................................................................144
A.4.1.8.1 Schopfoptimierungssystem..................................................................................144
A.4.1.8.2 Schmiersystem der Arbeitswalzen.......................................................................145
A.4.1.8.3 (Beschleunigte) Bandkühlung zwischen den Gerüsten........................................145
A.4.1.8.4 Bandzugkontrolle.................................................................................................146
A.4.1.8.5 Bandprofil- und Planheitskontrolle......................................................................146
A.4.1.8.6 Kühlung der Arbeitswalzen .................................................................................147
A.4.1.8.7 Automatisierung der Fertigwalzstraße (Prozess- und Basisautomation) .............148
A.4.1.8.8 Reduzierung der diffusen Emissionen/Entfernen von Oxidpartikeln ..................148
A.4.1.8.9 Vermeidung von Verunreinigung mit Kohlenwasserstoffen ...............................150
A.4.1.8.10 Hydraulische Bandaufwickler mit Kontrollsystem..............................................150
A.4.1.8.11 Formkontrolliertes Walzen / Querschnittkontrolle ..............................................151
A.4.1.8.12 Prozessgekoppelte Wärmebehandlung (beschleunigte Kühlung)........................151
A.4.1.8.13 Thermo-mechanisches Walzen............................................................................152
A.4.1.9 Kühlstrecke ..................................................................................................................152
A.4.1.9.1 Optimierte Wasserpumpen für Wasservorhänge .................................................152
Stahlverarbeitung xxix

A.4.1.10 Nachgeschaltete Blechproduktion ............................................................................... 152
A.4.1.10.1 Staubabscheidung beim Egalisieren (Richten).................................................... 152
A.4.1.11 Walzendreherei............................................................................................................ 153
A.4.1.11.1 Gute Betriebspaxis in Walzendrehereien (’Good Operational Practice’)............ 153
A.4.1.12 Wasserbehandlung....................................................................................................... 154
A.4.1.12.1 Reduzierung des Wasserverbrauchs und der Einleitungsmengen ....................... 154
A.4.1.12.2 Behandlung von öl- und zunderhaltigem Prozesswasser .................................... 155
A.4.1.12.3 Kühlwasserbehandlung ....................................................................................... 160
A.4.1.13 Behandlung und Wiederverwertung von Abfällen/ Nebenprodukten.......................... 160
A.4.1.13.1 Interne Wiederverwertung von trockenen oder entwässerten Oxiden................. 160
A.4.1.13.2 Wiederverwertungstechnologien für ölhaltigen Walzzunder .............................. 161
A.4.2 KALTWALZWERK......................................................................................................... 163
A.4.2.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen................................................... 163
A.4.2.2 Beizen..........................................................................................................................163
A.4.2.2.1 Reduktion der Abwasservolumen und der Schadstoffbelastung ......................... 163
A.4.2.2.2 Reduktion der Staubemissionen beim Abwickeln............................................... 164
A.4.2.2.3 Mechanische Vorentzunderung........................................................................... 164
A.4.2.2.4 Optimierte Spülpraktiken / Kaskadenspülung..................................................... 166
A.4.2.2.5 Beizen mit intensiver Badbewegung / Turbulenzbeizen ..................................... 166
A.4.2.2.6 Reinigung und Wiederverwendung von Beizflüssigkeiten ................................. 167
A.4.2.2.7 Regenerierung von Salzsäure mittels Sprühröstverfahren................................... 168
A.4.2.2.8 Regenerierung von Salzsäure mittels Wirbelschichtverfahren............................ 170
A.4.2.2.9 Abwasserfreie Salzsäure-Bandbeizanlage........................................................... 170
A.4.2.2.10 Rückgewinnung von Schwefelsäure mittels Kühlkristallisation ......................... 172
A.4.2.2.11 Regenerierung von Mischsäuren mittels Sprühröstverfahren ............................. 173
A.4.2.2.12 Rückgewinnung von Mischsäure (HNO3 und HF) durch
Ionenaustauschverfahren..................................................................................... 175
A.4.2.2.13 Rückgewinnung von Mischsäure (HNO3 und HF) durch Diffusionsdialyse...... 175
A.4.2.2.14 Rückgewinnung von Mischsäure durch Eindampfverfahren .............................. 176
A.4.2.2.15 Elektrolytisches Vorbeizen von hochlegierten Stählen....................................... 177
A.4.2.2.16 Reinigung und Wiederverwendung von elektrolytischer Beizflüssigkeit .......... 178
A.4.2.2.17 Externe Wiederverwertung von verbrauchter Beizlösung................................... 178
A.4.2.2.18 Reduktion von Emissionen beim Beizen / geschlossene HCl- und H2SO4-
Beiztanks mit Abgasreinigung ............................................................................ 179
A.4.2.2.19 Reduktion der Emissionen beim Beizen / geschlossene
Mischsäurebeiztanks mit Abgasreinigung........................................................... 180
A.4.2.2.20 NOx-Unterdrückung beim Beizen mit Mischsäure durch Zugabe von H2O2
(oder Harnstoff) zum Beizbad............................................................................. 181
A.4.2.2.21 Reduktion von NOx aus Beizbädern durch selektive katalytische Reduktion .... 182
A.4.2.2.22 Reduzierung von NOx aus Beizbädern durch selektive nicht-katalytische
Reduktion............................................................................................................ 183
A.4.2.2.23 Salpetersäurefreies Beizen von rostfreiem Stahl................................................. 183
A.4.2.2.24 Optimierter Walzölgebrauch für niedriglegierten Stahl und Kohlenstoffstahl.... 183
A.4.2.2.25 Magnetische Pumpen (niedriglegierte Stähle und Kohlenstoffstahl) .................. 184
A.4.2.2.26 Erwärmung der Säure durch Wärmetauscher...................................................... 184
A.4.2.2.27 Erwärmung der Säure durch Tauchbrenner......................................................... 185
A.4.2.2.28 Behandlung von saurem Abwasser ..................................................................... 185
A.4.2.3 Walzen......................................................................................................................... 187
A.4.2.3.1 Kontinuierliches Walzen an Stelle von konventionellem
diskontinuierlichem Walzen von niedriglegierten Stählen und
Kohlenstoffstahl.................................................................................................. 187
A.4.2.3.2 Beizanlage gekoppelt mit einem Tandemwalzwerk............................................ 187
A.4.2.3.3 Optimierte Auswahl von Walzöl und Emulsionssystem ..................................... 188
A.4.2.3.4 Kontinuierliche Überwachung der Emulsionsqualität......................................... 188
A.4.2.3.5 Vermeidung von Verunreinigungen.................................................................... 189
A.4.2.3.6 Optimierter Emulsions-/Ölgebrauch ................................................................... 189
A.4.2.3.7 Reinigung und Wiederverwendung von Emulsionen.......................................... 189
A.4.2.3.8 Behandlung von verbrauchten Emulsionen......................................................... 190
A.4.2.3.9 Absaugen von Öldämpfen und Abscheiden des Öls ........................................... 193
A.4.2.3.10 Kühlwasserkreisläufe / Spezielle Kühlwassersysteme........................................ 194
A.4.2.4 Glühen ......................................................................................................................... 195
A.4.2.4.1 Einsatz von Entfettungsbadkaskaden .................................................................. 195
xxx Stahlverarbeitung

A.4.2.4.2 Vorentfetten mit heißem Wasser .........................................................................195
A.4.2.4.3 Reinigung und Wiederverwendung von Entfettungsbädern ................................195
A.4.2.4.4 Behandlung von verbrauchten Entfettungsbädern und von alkalischem
Abwasser .............................................................................................................196
A.4.2.4.5 Absaugsysteme für Entfettungsanlagen...............................................................197
A.4.2.4.6 Spezielle Kühlwassersysteme und Wiederverwendung des Wassers ..................198
A.4.2.4.7 Haubenglühen unter 100 % Wasserstoff .............................................................198
A.4.2.4.8 Kontinuierliches Glühen an Stelle von Haubenglühen........................................198
A.4.2.4.9 Verbrennungsluftvorwärmung / Einsatz von Regenerativ- und
Rekuperativbrennern in Glühöfen .......................................................................198
A.4.2.4.10 Reduktion von NOx-Emission durch NOx-arme Brenner...................................199
A.4.2.4.11 Vorwärmen des Einsatzgutes...............................................................................200
A.4.2.4.12 Nutzung von Abwärme zum Erwärmen von Entfettungsbädern .........................201
A.4.2.5 Anlassen.......................................................................................................................201
A.4.2.5.1 Optimierung des Emulsionssystems ....................................................................201
A.4.2.5.2 Wechsel zu einem trockenen Dressierprozeß ......................................................201
A.4.2.5.3 Reinigung der Dressieremulsion..........................................................................202
A.4.2.5.4 Reduktion von Öldämpfen und Staub..................................................................202
A.4.2.6 Endbearbeitung ............................................................................................................203
A.4.2.6.1 Erfassen und Abscheiden der Ölnebel beim Einölen...........................................203
A.4.2.6.2 Elektrostatisches Einölen.....................................................................................203
A.4.2.6.3 Optimiertes Sprühölen.........................................................................................204
A.4.2.6.4 Staubreduzierung beim Egalisieren (Richten) und Schweißen............................204
A.4.2.6.5 Optimierte Endbearbeitung..................................................................................205
A.4.2.7 Walzendreherei ............................................................................................................205
A.4.2.7.1 Reinigung und Wiederverwendung von Schleifemulsionen................................205
A.4.2.7.2 Abgassystem (PRETEX/SBT).............................................................................205
A.4.2.7.3 Reduktion und Recycling von Schrott.................................................................205
A.4.3 DRAHTZIEHEREI............................................................................................................206
A.4.3.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen ...................................................206
A.4.3.2 Mechanisches Entzundern............................................................................................206
A.4.3.2.1 Externe Wiederverwertung von Zunder ..............................................................206
A.4.3.3 Chemisches Entzundern / Beizen von Walzdraht ........................................................207
A.4.3.3.1 Optimaler Betriebsbereich für Salzsäurebeizen...................................................207
A.4.3.3.2 Absaugsysteme für Beizdämpfe ..........................................................................207
A.4.3.3.3 Behandlung der Abluft von Beizbecken..............................................................208
A.4.3.3.4 Beizkaskaden.......................................................................................................209
A.4.3.3.5 Minimierung der Badverschleppung beim Beizen ..............................................209
A.4.3.3.6 Abtrennung und Wiederverwendung der freien Säure ........................................210
A.4.3.3.7 Regenerierung von verbrauchter Säure................................................................210
A.4.3.3.8 Verwertung von verbrauchter Säure als Sekundärrohstoff ..................................211
A.4.3.3.9 Minimieren des Spülwasserverbrauches durch Kaskadenspülung ......................211
A.4.3.4 Strahlentzunderung: Trennung von Zunder und Strahlmittel.......................................212
A.4.3.5 Trockenziehen..............................................................................................................213
A.4.3.5.1 Reduktion der Emissionen von Ziehmaschinen/Behandlung der
abgesaugten Luft..................................................................................................213
A.4.3.5.2 Geschlossene Kühlwasserkreisläufe....................................................................214
A.4.3.6 Nassziehen ...................................................................................................................214
A.4.3.6.1 Geschlossene Kühlwasserkreisläufe....................................................................214
A.4.3.6.2 Reinigung der Ziehmittel (Öl, Emulsionen) ........................................................214
A.4.3.6.3 Behandlung von Ziehmittel-Abfällen: Öl und Ölemulsionen..............................215
A.4.3.6.4 Behandlung von Ziehmittel-Abfällen: Seifenemulsionen....................................215
A.4.3.7 Diskontinuierliches Glühen von Draht.........................................................................216
A.4.3.7.1 Verbrennen des ausgeblasenen Schutzgases........................................................216
A.4.3.8 Kontinuierliches Glühen von niedriggekohltem Draht ................................................216
A.4.3.8.1 Bleibad: gute Betriebsführung (’Good Housekeeping’) ......................................216
A.4.3.8.2 Verwertung von bleihaltigen Abfällen ................................................................217
A.4.3.8.3 Betrieb von Abschreckbädern und Behandlung von Abwasser aus
Abschreckbädern von kontinuierlichen (inline) Glühöfen...................................218
A.4.3.9 Kontinuierliche Glühöfen für Draht aus rostfreiem Stahl ............................................218
A.4.3.9.1 Verbrennen des ausgeblasene Schutzgases..........................................................218
A.4.3.10 Patentieren/Perlitisieren ...............................................................................................218
Stahlverarbeitung xxxi

A.4.3.10.1 Optimierter Ofenbetrieb...................................................................................... 218
A.4.3.10.2 Bleibad: gute betriebsinterne Maßnahmen.......................................................... 219
A.4.3.10.3 Verwertung von bleihaltigen Abfällen................................................................ 219
A.4.3.10.4 Betrieb von Abschreckbädern und Behandlung von Abwasser aus
Abschreckbädern von Patentieranlagen .............................................................. 219
A.4.3.11 Ölhärtung und Anlassen .............................................................................................. 219
A.4.3.11.1 Verbrennen des ausgeblasene Schutzgases ......................................................... 219
A.4.3.11.2 Absaugung von Öldämpfen aus Abschreckbädern und Abscheidung des Öls.... 219
A.4.3.12 Wärmebehandlung von Draht (verschiedene Prozesse) .............................................. 220
A.4.3.12.1 Induktive Erwärmung des Drahtes...................................................................... 220
A.4.3.13 Inline Beizen................................................................................................................ 221
A.5 Beste Verfügbare Techniken für Warm- und Kaltumformung ............................................... 223
A.5.1 Warmwalzwerk ................................................................................................................. 224
A.5.2 Kaltwalzwerk ....................................................................................................................229
A.5.3 Drahtzieherei..................................................................................................................... 234
A.6 Emerging Techniques for Hot and Cold Forming................................................................... 237
A.6.1 Hot Rolling Mill................................................................................................................237
A.6.1.1 Scarfing and Grinding ................................................................................................. 237
A.6.1.2 Reheating Furnace....................................................................................................... 237
A.6.1.2.1 Flameless Burner................................................................................................. 237
A.6.1.2.2 Ultra Low-NOx Burner....................................................................................... 237
A.6.1.2.3 Water Injection.................................................................................................... 237
A.6.1.2.4 Shell de-NOx Process ......................................................................................... 238
A.6.1.2.5 Regenerative Active Coal Process ...................................................................... 238
A.6.1.2.6 Degussa H2O2 Process......................................................................................... 238
A.6.1.2.7 Bio–de-NOx Process........................................................................................... 238
A.6.1.3 Descaling..................................................................................................................... 238
A.6.1.3.1 Rotor Descaling................................................................................................... 238
A.6.1.4 Hot Rolling and Water Treatment ............................................................................... 239
A.6.1.4.1 Endless Rolling ................................................................................................... 239
A.6.1.4.2 Strip Casting Procedure....................................................................................... 240
A.6.1.4.3 By-product Recycling ......................................................................................... 243
A.6.2 Cold Rolling Mill .............................................................................................................. 245
A.6.2.1 Pickling........................................................................................................................245
A.6.2.1.1 Hydro-abrasive Pre-descaling (Ishi Clean) ......................................................... 245
A.6.2.1.2 Pre-descaling by Ferromagnetic Abrasive .......................................................... 245
A.6.3 Wire Plant ......................................................................................................................... 246
A.7 Abschiessende Bemerkungen ................................................................................................. 247
xxxii Stahlverarbeitung

List of figures
Figure A.1-1: Hot and Cold Formed Products covered by this BREF ......................................................... 1
Figure A.1-2: CR Strip production in 1994.................................................................................................. 7
Figure A.1-3: Slit strip production ............................................................................................................... 8
Figure A.2-1: Overview of Hot Rolled Products........................................................................................ 12
Figure A.2-2: Typical designs for Hot Strip Mills ..................................................................................... 14
Figure A.2-3: Typical STECKEL Mill configuration ................................................................................15
Figure A.2-4: STECKEL Mill with coiling furnaces ................................................................................. 15
Figure A.2-5: Planetary Mill (SENDZIMIR)............................................................................................. 16
Figure A.2-6: Typical Plate Mill configuration.......................................................................................... 17
Figure A.2-7: Typical layout of a Wire Rod Mill ...................................................................................... 18
Figure A.2-8: Profiled rolls for sheet piling sections ................................................................................. 19
Figure A.2-9: Universal stands for parallel flanged products..................................................................... 20
Figure A.2-10: Plant layout of a Heavy Section Mill................................................................................. 20
Figure A.2-11: Plant layout of a Heavy/Medium Section Mill for sheet piling ......................................... 21
Figure A.2-12: Examples of beam blanks cross sections ...........................................................................21
Figure A.2-13: Mandrel mill ...................................................................................................................... 22
Figure A.2-14: Plug mill ............................................................................................................................ 23
Figure A.2-15: Flow sheet for continuous tube production........................................................................24
Figure A.2-16: Tube welding processes..................................................................................................... 25
Figure A.2-17: Pit furnace.......................................................................................................................... 27
Figure A.2-18: Pusher type furnace ........................................................................................................... 28
Figure A.2-19: Walking beam furnace....................................................................................................... 28
Figure A.2-20: Typical design of rotary hearth furnace............................................................................. 29
Figure A.2-21: Roller arrangement of wire rod finishing section .............................................................. 31
Figure A.2-22: Different types of water cooling........................................................................................ 32
Figure A.2-23: Example of a once through water system .......................................................................... 33
Figure A.2-24: Example of semi-closed water circuit................................................................................ 34
Figure A.2-25: Example of closed circuit water system ............................................................................ 35
Figure A.2-26: Water loops for hot strip rolling mill................................................................................. 35
Figure A.2-27: Use of water loops in a hot rolling mill ............................................................................. 36
Figure A.2-28: Typical configurations of cold rolled strip mills................................................................39
Figure A.2-29: Cold rolling process line with continuous annealing......................................................... 40
Figure A.2-30: Schematic of a continuous pickling line............................................................................ 41
Figure A.2-31: Schematic of a hood-type annealing furnace..................................................................... 46
Figure A.2-32: Example of a continuous annealing furnace ...................................................................... 47
Figure A.2-33: General emulsion flow....................................................................................................... 50
Figure A.2-34: Degreasing solution flow (continuous annealing line) ...................................................... 51
Figure A.2-35: Cooling water system for a cold mill................................................................................. 52
Figure A.2-36: Cooling water system for HCl-pickling and batch annealing ............................................ 52
Figure A.2-37: Cooling water system for a continuous annealing line ...................................................... 52
Figure A.2-38: Production of low carbon galvanized wire ........................................................................ 54
Figure A.2-39: Production of high carbon galvanized wire .......................................................................55
Figure A.3-1: Input/output overview for hot rolling mills ......................................................................... 61
Figure A.3-2: Sankey diagram for a typical reheat furnace as reported in [StTimes 6/93]........................ 64
Figure A.3-3: Oily material balance of a typical steel mill as repoted in [DFIU 96] ................................. 68
Figure A.3-4: Input/output overview for cold rolling mills........................................................................ 73
Figure A.3-5: Flow sheet for HCl pickling and acid regeneration ............................................................. 75
Figure A.3-6: Flow sheet for H2SO4 pickling and regeneration................................................................. 77
Figure A.3-7: Flow sheet for stainless steel pickling with HNO3-HF acid (incl. recovery)....................... 79
Bild A.4-1: Ablaufschema der Emissionsabscheidung bei Flämmanlagen (Beispiel mit Nasselektrofilter)
.................................................................................................................................................................. 106
Bild A.4-2: Ablaufschema der Emissionsabscheidung bei Schleifanlagen.............................................. 108
Bild A.4-3: Schematische Darstellung eines Abhitzekessels ................................................................... 124
Bild A.4-4: Typisches Schema einer Verdampfungskühlung für Ofengleitschienen............................... 127
Bild A.4-5: Prinzip der Brammenvorwärmung mittels Abgas ................................................................. 129
Bild A.4-6: Änderung der Lagerung zur Erhöhung der Einsatztemperatur.............................................. 131
Bild A.4-7: Materialfluss für Kalt- und Heißeinsatz ................................................................................ 132
Bild A.4-8: Schema des CSP-Prozeß ....................................................................................................... 135
Bild A.4-9: Schema des ISP-Prozeß......................................................................................................... 135
Bild A.4-10: Betreib einer automatischen Breitenkontrolle..................................................................... 140
Stahlverarbeitung xxxiii

Bild A.4-11: Haspelbox Anordnung.........................................................................................................142
Bild A.4-12: Schopfoptimierungssystem..................................................................................................144
Bild A.4-13: Bespiel eines Wasserkreislaufes für ein Warmwalzwerk ....................................................157
Bild A.4-14: Behandlung von Rückspülwässern ......................................................................................158
Bild A.4-15: Unterschiedliche Beiztankvarianten ....................................................................................167
Bild A.4-16: Abhängigkeit der Spülwasserverwertung vom Eisengehalt.................................................171
Bild A.4-17: Beispiel einer abwasserfreien HCl-Beize mit Säureregeneration ........................................172
Bild A.4-18: Spaltsystem für verbrauchte Emulsion ................................................................................191
Bild A.4-19: Fliessbild für verbrauchte Entfettungslösung (Beispiel einer kontinuierlichen Glühlinie).196
Figure A.6-1: Diagrammatic view of the endless hot strip rolling process...............................................239
Figure A.6-2: Double-roller pilot plant.....................................................................................................240
Figure A.6-3: Casting Pressing Rolling (CPR) pilot plant........................................................................241
xxxiv Stahlverarbeitung

List of tables
Table A.1.1: Production of Flat Products in EU 15 in 1996 ........................................................................ 2
Table A.1.2: Size distribution of Flat Product manufacturing facilities....................................................... 2
Table A.1.3: Production of Long Products in EU 15 in 1996 ...................................................................... 3
Table A.1.4: Size distribution of Long Product manufacturing facilities..................................................... 3
Table A.1.5: Steel Tube production, number of plants and employees........................................................ 4
Table A.1.6: Number and size of tube plants in 1994 .................................................................................. 5
Table A.1.7: CR Sheet and Strip production in 1996................................................................................... 5
Table A.1.8: Number and nominal capacity of CR Mills............................................................................. 6
Table A.1.9: Distribution and average company size of Cold Rolling Strip plants...................................... 6
Table A.1.10: Production of CR strip and slit strip...................................................................................... 7
Table A.1.11: Wire drawing industry in the EU .......................................................................................... 9
Table A.2.1: Semi-finished product mills .................................................................................................. 13
Table A.3.1: Consumption and emission levels for surface preparation.................................................... 62
Table A.3.2: Consumption and emission levels for reheating/heat treatment furnaces.............................. 65
Table A.3.3: Consumption and emission levels for descaling.................................................................... 66
Table A.3.4: Consumption and emission levels for hot rolling.................................................................. 67
Table A.3.5: Consumption and emission levels of the water treatment plant ............................................ 69
Table A.3.6: Waste generated in hot rolling mills and utilisation rates...................................................... 70
Table A.3.7: Consumption and emission levels for HCl pickling plants (incl. regeneration).................... 76
Table A.3.8: Consumption and emission levels for waste water treatment in HCl-pickling plants ........... 77
Table A.3.9: Consumption and emission levels for H2SO4 pickling plants (incl. regeneration) ................ 78
Table A.3.10: Consumption and emission levels for waste water treatment in H2SO4 pickling plants...... 78
Table A.3.11: Consumption and emission levels for mixed acid pickling and recovery ........................... 80
Table A.3.12: Consumption and emission levels from tandem mills with emulsion system ..................... 81
Table A.3.13: Consumption and emission levels from reversing mills...................................................... 82
Table A.3.14: Consumption and emission levels from reversing mills...................................................... 82
Table A.3.15: Consumption and emission levels from degreasing ............................................................ 83
Table A.3.16: Consumption and emission levels from batch annealing .................................................... 83
Table A.3.17: Consumption and emission levels from continuous annealing............................................ 84
Table A.3.18: Consumption and emission levels of continuous annealing furnaces.................................. 85
Table A.3.19: Consumption and emission levels from Pickling and annealing of high alloy steel............ 86
Table A.3.20: Consumption and emission levels from tempering ............................................................. 87
Table A.3.21: Consumption and emission levels from finishing ............................................................... 87
Table A.3.22: Consumption and emission levels from the roll shop.......................................................... 88
Table A.3.23: Consumption and emission levels from hydraulic fluid and lubricant systems................... 88
Table A.3.24: Waste water discharge from cold rolling mills.................................................................... 89
Table A.3.25: Waste generated in cold rolling mills and utilisation rates.................................................. 91
Table A.3.26: Input/Output balance for a wire mill ................................................................................... 93
Table A.3.27: Consumption and emission levels for mechanical descaling .............................................. 94
Table A.3.28: Consumption and emission levels for chemical descaling .................................................. 95
Table A.3.29: Consumption and emission levels for the application of soap carrier ................................. 96
Table A.3.30: Consumption and emission levels for dry drawing ............................................................. 96
Table A.3.31: Consumption and emission levels for wet drawing............................................................. 97
Table A.3.32: Consumption and emission levels for bell and pot furnaces ............................................... 99
Table A.3.33: Consumption and emission levels for lead baths............................................................... 100
Table A.3.34: Consumption and emission levels for in-line HCl pickling............................................... 100
Table A.3.35: Consumption and emission levels for patenting................................................................ 101
Table A.3.36: Qualitative input / output balance for oil hardening.......................................................... 101
Table A.3.37: Qualitative input / output balance for annealing of stainless steel .................................... 102
Table A.3.38: Qualitative input / output balance for stress relieving....................................................... 102
Tabelle A.4.1: Betriebsdaten und erzielbare Staubemissionswerte für Flämmanlagen............................ 107
Tabelle A.4.2: Betriebsdaten und erzielbare Staubemissionswerte für Schleifmaschinen....................... 108
Tabelle A.4.3: Vergleich der Flämmanteile mit/ohne CAQC .................................................................. 109
Tabelle A.4.4: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Ofenautomatisierung........................ 114
Tabelle A.4.5: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Regenerativsysteme ......................... 117
Tabelle A.4.6: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Rekuperatoren und Rekuperativbrenner
.................................................................................................................................................................. 117
Tabelle A.4.7: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für NOx-arme Brenner........................... 119
Tabelle A.4.8: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Abhitzekessel................................... 125
Tabelle A.4.9: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Verdunstungskühlung von
Ofengleitschienen..................................................................................................................................... 128
Stahlverarbeitung xxxv

Tabelle A.4.10: Einfluss von Heißeinsatz auf Brennstoffverbrauch und Verweildauer ...........................133
Tabelle A.4.11: Investitionskosten für Heißeinsatz..................................................................................134
Tabelle A.4.12: Dünnbrammengießanlagen (im Juli 1995)......................................................................136
Tabelle A.4.13: Vergleich der Verbrauchsdaten von konventioneller Produktion und
Dünnbrammenproduktion.........................................................................................................................137
Tabelle A.4.14: Erreichte Emissionswerte und Betriebsdaten für Oxidabscheidsysteme.........................149
Tabelle A.4.15: Typische Reduktion der diffusen Emissionen durch Wassersprühnebel ........................149
Tabelle A.4.16: Typische erreichbare Ablaufwerte für verschiedene Abwasserbehandlungssysteme .....154
Tabelle A.4.17: Geschätzte Kosten für verschiedene Abwasserbehandlungssysteme..............................155
Tabelle A.4.18: Schadstoffkonzentration im Wasserkreislauf..................................................................156
Tabelle A.4.19: Ablaufkonzentrationen der Behandlung von Rückspülwässern......................................158
Tabelle A.4.20: Schadstoffreduktion bei verschiedenen Abwasserbehandlungen....................................159
Tabelle A.4.21: Mit Gewebefiltern erzielte Staubemissionswerte bei Strahlentzunderungsanlagen........165
Tabelle A.4.22: Verbrauchs- und Emissionswerte für HCl-Sprühröstung...............................................169
Tabelle A.4.23: Luftemissionen aus der HCl-Sprühröstung.....................................................................169
Tabelle A.4.24: Verbrauchs- und Emissionswerte für H2SO4-Vakuumkristallisation..............................173
Tabelle A.4.25: Luftemissionen aus der H2SO4-Vakuumkristallisation ...................................................173
Tabelle A.4.26: Verbrauchs- und Emissionswerte für Mischsäureregeneration mit Sprühröstung ..........174
Tabelle A.4.27: Verbrauchs-/Emissionswerte für Mischsäurerückgewinnung mit Ionentauscher ...........175
Tabelle A.4.28: Verbrauchs- und Emissionswerte für Mischsäurerückgewinnung mittels Eindampfung177
Tabelle A.4.29: Mit Absorptionstürmen erzielte Emissionswerte für HCl-Beizen...................................179
Tabelle A.4.30: Mit Absorptionstürmen erzielte Emissionswerte für H2SO4-Beizen...............................180
Tabelle A.4.31: Geschätzte Kosten für Gegenstrom-Füllkörperwäscher..................................................180
Tabelle A.4.32: Mittels H2O2 Injektion erreichbare Emissionswerte .......................................................182
Tabelle A.4.33: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von HCl-Beizen und Regenerierungsanlagen186
Tabelle A.4.34: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von HCl-Beizen und Regenerierungsanlagen186
Tabelle A.4.35: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von H2SO4-Beizen und Regenerierungsanlagen
..................................................................................................................................................................186
Tabelle A.4.36: Betriebsdaten für elektrolytische Emulsionsspaltung .....................................................192
Tabelle A.4.37: Erreichbare Emissionswerte für Emulsionsdampfabscheidung in Walzwerken .............193
Tabelle A.4.38: Verbrauchs- und Emissionswerte für das Kühlwassersystem eines Tandemwalzwerkes
..................................................................................................................................................................194
Tabelle A.4.39: Betriebs- und Abwasserdaten für Entfettungsbadreinigung mittels Ultrafiltration.........196
Tabelle A.4.40: Betriebs- und Abwasserdaten für die Behandlung von basischem Abwasser.................197
Tabelle A.4.41: Erreichbare Emissionswerte für NOx-arme Brenner in Haubenglühöfen.......................200
Tabelle A.4.42: Erreichbare Emissionswerte für NOx-arme Brenner in Durchlaufglühöfen...................200
Tabelle A.4.43: Erreichbare Emissionswerte für Gewebe-Tröpfchenabscheider .....................................202
Table A.6.1: Comparison of selected parameters of different casting technologies.................................240
Table A.6.2: Development projects in strip casting..................................................................................241
xxxvi Stahlverarbeitung

PART A
Hot and Cold Forming
(Rolling and Drawing of Steel)

Part A/Chapter 1
A.1 GENERAL INFORMATION ON HOT AND COLD
FORMING
The hot and cold forming part of the ferrous metal processing sector comprises different
manufacturing methods, like hot rolling, cold rolling and drawing of steel. A great variety of
semi-finished and finished products with different lines of production is manufactured.
Literature dealing with the ferrous metals sector uses different ways of splitting and structuring
the sector and for delivering data. Some reports distinguish with regard to the forming process:
hot - cold; or with regard to the shape of the final product: flat - long.
Others (e.g. NACE 1 ) separate in groups: iron and steel production (including most of the hot
and cold rolled products as well as continuous coated strip), manufacture of steel tubes and
'other first processing of steel' (cold drawing, cold rolling of narrow strip, wire drawing etc.).
To put together general information on the sector, statistical data (productivity, number/ size of
plants, distribution etc.) and economic information is difficult as most of the available sources
for data use different basis and different splitting of the sector, thus making it impossible to
compare the given data.
To present the general information on the hot and cold forming sector in this BREF, an outline
in accordance with the manufactured products; as is shown in Figure A.1-1, was chosen.
Hot Rolled
Flat Products
Hot Rolled
Long Products
Tubes
Hot and Cold Forming
of Ferrous Metals
Wire
Figure A.1-1: Hot and Cold Formed Products covered by this BREF
1 General industrial classification of economic activities within the European Community
Cold Rolled
Flat Products
Cold Drawn
Long Products
Ferrous Metals Processing Industry 1

Part A/Chapter 1
A.1.1 Hot Rolled Flat Products
The total production of hot rolled (HR) products in the EU decreased from 131.7 million tonnes
in 1994 [EGKS95] to 127.8 million tonnes in 1996 [Stat97]. Roughly, 62 % of these HR
products fall into the category: flats with an annual production of 79.2 million tonnes. Table
A.1.1 presents production data for individual flat products for each Member State in 1996.
HR Wide Flats
[1000 t]
HR Narrow
Strip
[1000 t]
HR Wide
Strip
[1000 t]
HR Plate
[1000 t]
Total HR Flat
Products
[1000 t]
Austria 0 0 2621 340 2961
Belgium 0 0 9350 566 9916
Denmark 0 0 0 388 388
Finland 0 0 1670 576 2246
France 1 0 9871 845 10717
Germany 103 623 19138 2748 22612
Greece 0 9 346 4 359
Ireland 0 0 0 0 0
Italy 185 48 8061 1385 9679
Luxembourg 0 0 0 0 0
Netherlands 0 0 4136 15 4151
Portugal 0 0 0 0 0
Sweden 46 32 2832 569 3479
Spain 0 190 3385 575 4150
UK 88 145 7396 958 8587
Total 423 1047 68806 8969 79245
Reference year 1996
Table A.1.1: Production of Flat Products in EU 15 in 1996
[Stat97]
Regarding the total production of HR flats, Germany is the largest manufacturer with more than
double the production of the follow-up producers (France, Belgium, Italy and UK). The vast
majority of HR flat products is wide strip.
Beginning of 1993 74 production units for flats were in operation in EU 12. Number and size of
these plants are given in Table A.1.2.
Total number
of plants
Total average hourly
technical capacity
[t/h]
Number of plants with
an average hourly
technical capacity
over 20t/h
Narrow Strip Mills 17 45 15
Wide Strip Mills 25 474 25
Heavy and Medium
Plate Mills
32 109 23
Sheet Mills 7 12
Universal Flat Mill 2 31
Re-rolling Mills for
Hot Wide Strip
8 677
Table A.1.2: Size distribution of Flat Product manufacturing facilities
[EUROSTAT]
2 Ferrous Metals Processing Industry

A.1.2 Hot Rolled Long Products
Part A/Chapter 1
The remaining 38 % of HR products are categorized as long products. Production figures for all
Members States are given in Table A.1.3.
Track
Material
[1000 t]
Heavy sections/
profiles
[1000 t]
Reinforcing
Steel Bars
[1000 t]
Merchant
Bars
[1000 t]
Wire rod
[1000 t]
HR Long
Products
[1000 t]
Austria 238 0 159 90 389 876
Belgium 0 61 8 174 805 1048
Denmark 0 0 58 158 0 216
Finland 1 0 91 210 294 596
France 255 303 923 1215 1766 4462
Germany 243 1914 1566 1287 5268 10278
Greece 0 0 635 56 197 888
Ireland 0 311 0 0 0 311
Italy 106 927 3725 3538 3270 11566
Luxembourg 55 1255 282 260 463 2315
Netherlands 0 0 453 0 152 605
Portugal 0 0 523 0 138 661
Sweden 48 17 128 587 107 887
Spain 64 1180 2315 1381 1883 6823
UK 211 1951 650 2071 2147 7030
Total 1221 7919 11516 11027 16879 48562
Table A.1.3: Production of Long Products in EU 15 in 1996
[Stat97]
The two major manufacturing countries are Italy and Germany followed by UK and Spain. The
largest part of the long products sector in tonnage terms is the production of wire rod which
stands for roughly a third of the total production followed by reinforcing bars and merchant bars
with an approximate share of one quarter of the production each.
Table A.1.4 compiles the size distribution for the long product manufacturing facilities. In 1993
a total of 306 units were in operation.
Hourly technical
capacity (HTC) [t/h]
< 20 20 - 39 40 - 59 60 - 79 80 - 99 100 - 119 120 – 139 >=140 Total
Long Products * 89 56 53 44 28 14 10 12 306
Heavy Sections only 3 2 5 4 3 6 1 3 27
Wire Rod only 4 7 7 8 5 3 2 3 39
Wire rod + reinforcing
bars in coils
0 3 3 2 4 0 4 3 19
HTC [t/h] < 30 30 - 49 50 - 69 70 - 89 >=90 Total
Heavy Sections +
Merchant Bars
3 2 4 3 1 13
HTC [t/h] < 20 20 - 39 40 - 59 60 - 79 80 - 89 >=90 Total
Merchant Bars only 55 12 12 7 2 1 89
HTC [t/h] < 20 20-39 40 - 59 60 - 79 80 - 99 100 - 149 Total
Merchant Bars +
Reinforcing Bars in
length
3 5 4 2 7 2 23
*
except extrusion presses, forging machinery and sheet piling profiling lines.
Table A.1.4: Size distribution of Long Product manufacturing facilities
[EUROSTAT]
Ferrous Metals Processing Industry 3

Part A/Chapter 1
A.1.3 Tubes
With a production accounting for 20.9 % of the world's total production, the EU is the largest
manufacturer of steel tubes followed by Japan and the U.S. The European steel tube industry
has a highly concentrated structure. Five countries - Germany, Italy, France, United Kingdom
and Spain - account for roughly 90 % of the total EU production. In some countries, a single
company can account for 50 % or more of the national output. In addition to the major
integrated steel tube manufacturers (mainly producing welded tubes), there are a relatively large
number of small and medium-sized firms that are independent. Some manufacturers, often small
in tonnage terms, operating in high value added markets, concentrate on the manufacture of
special dimensions and grades of tubes according to particular customer specifications. At the
end of 1994, there were 280 production units in the EU belonging to an estimated 245
enterprises. Of these, 67 were specialised in cold drawing of seamless or welded tubes. [Pan97]
Statistical information from the European Steel Tube Association -for 1994 and the EU 12 -
refer to 252 production sites belonging to estimated 193 companies. [CEAM]
Steel tubes cover three product categories, which differ considerably in manufacturing process,
raw materials, and investment requirements. These categories are classified as:
• Seamless tubes.
• Welded steel tubes of circular cross-section over 406.4 mm in outside diameter.
• Welded steel tubes of circular cross -section up to and including 406.4 mm in outside
diameter together with welded steel tubes of non-circular cross-section of any perimeter.
It should be noted that sometimes tubes of different categories (e.g. seamless and welded tubes)
and of different grade (e.g. commercial grade, high quality) are manufactured in the same mill.
About 26.4 % of the tubes produced are seamless tubes, of the remaining 73.6 % welded tubes
about 18.9 % are of large diameter. The major part of the total steel tube sector is small
diameter tubes with a share of 54.7 %. [CEAM]
Table A.1.5 shows the steel tube production and number of sites and number of employees for
individual Member States.
Seamless
Steel Tubes
Welded Steel
Tubes
Total Steel
Tubes
Number of
Production
Number of
Employees
2
[1000 t] 1
[1000 t] 1
[1000 t] 1
sites 2
Austria 234 255 489 N/A N/A
Belgium --- 118 118 3 554
Denmark --- 60 60 4 1100
Finland --- 330 330 N/A N/A
France 566 834 1400 32 8785
Germany 1295 1991 3286 65 22774
Greece N/A N/A N/A 26 840
Ireland N/A N/A N/A 1 45
Italy 711 2508 3219 49 9050
Luxembourg --- 95 95 N/A N/A
Netherlands --- 393 393 5 775
Portugal --- --- ---- 2 380
Sweden 131 90 221 N/A N/A
Spain 242 662 904 29 4200
UK 73 1215 1288 36 6325
Total
1
reference year 1996
3252 8551 11803 252 54828
2 reference year 1994
Table A.1.5: Steel Tube production, number of plants and employees
[CEAM]
4 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 1
As can be seen in Table A.1.6, welded steel tube producing plants are predominantly small and
medium sized plants with only 22 out of 161 plants having more than 500 employees. With
seamless tube producing plants this effect is not as obvious, as 13 out of 32 plants can be
characterized as large plants.
Number of Companies
Small Plants
Large Total
(< 100 * Medium
) (100 - 499 * ) (500 - 999*) (>1000*)
Seamless tubes 5 14 6 7 32
Welded Steel
Tubes:
Welded Tubes
78 61 14 8 161
OD> 406.6mm
Welded Tubes
6
17
2
2 27
OD≤ 406.4mm 72
44
12
6 134
Total
*
Number of Employees
83 75 20 15 193
Table A.1.6: Number and size of tube plants in 1994
[CEAM]
A.1.4 Cold Rolled Flat Products
The total production of cold rolled products in 1994 was 39.7 million tonnes in EU 15.
Production of stainless and electrical sheet stood at 2.3 and 1.14 million tonnes respectively,
representing 6.4 % and 3.2 % of the total. [EGKS95]
Cold rolled wide strip
Cold rolled sheets and plates production was 39.6 millions tonnes in 1996. [EUROFER CR]
Table A.1.7 gives the production of cold rolled sheet and strip for individual Member States.
The number and production capacity for different cold rolling mills in the EU is shown in.
Table A.1.8.
Production of Cold Rolled Sheet and Strip
[1000 t]
Austria 1289
Belgium 3852
Denmark 0
Finland 890
France 6296
Germany 10615
Greece 380
Ireland 0
Italy 4271
Luxembourg 336
Netherlands 2088
Portugal 202
Sweden 1174
Spain 3093
UK 4026
Total 38512
Table A.1.7: CR Sheet and Strip production in 1996
[Stat97]
Ferrous Metals Processing Industry 5

Part A/Chapter 1
Number of
Mills
Average Hourly
Technical capacity
[t/h]
Scheduled for
Close-down after
1993
Wide Strip Tandem Mills 44 138 2
Wide Strip Reversing
Quatro High Mills
36 31 --
Wide Strip Multiple-
Cylinder Cold Mills
43 16 --
Skin Pass Mills 91 63 4
Table A.1.8: Number and nominal capacity of CR Mills
[EUROSTAT]
Cold rolled (narrow) strip
The number of companies declined from 166 in 1989 to 141 in 1995 with 61 plants in Germany,
22 in Italy, 16 in UK, 15 in Belgium/Luxembourg, 13 in France, 10 in Spain, 2 in Greece, 1 in
Portugal and 1 in Netherlands. Production in the EU was 2.98 million t in 1994. [Pan97]
Cold rolled strip production can be divided into different production sectors: cold rolling narrow
hot strip with a width of less than 500 mm (further referred to as CR strip) and cold rolling wide
hot rolled sheet and subsequent slitting (further referred to as slit strip). Around two thirds of
the total narrow strip requirement in the EU is produced by slitting wide sheet. [Bed95]
The cold rolled strip industry in the EU (15) is both concentrated and fragmented. The largest
10 companies account for 50 % of the production while another 140 companies account for the
remaining 50 %. The structure of the sector is marked by national differences in company size
and industry concentration. For example in France, small companies are producing specialist
high value strip products whilst in Spain a significant number of larger companies is producing
lower value strip. Most of the largest companies are situated in Germany, which is dominating
the market with about 57 % of the EU (15) production (1.57 million tonnes in 1994). The
majority of companies, however, can be classified as small or medium-sized enterprises.
[Bed95]
The distribution and average size of companies in the EU is given in Table A.1.9.
Number of CR Average Production per Average Number of
Strip Producers Company [1000 t] Employees
Germany 60 26 167
Italy 22 18 58
UK 16 13 73
Spain 10 18 80
France 13 7 80
Rest of the EU 30 11 70
Total EU (15)
Reference year 1994
151 18 109
Table A.1.9: Distribution and average company size of Cold Rolling Strip plants
[Bed95]
The production of cold rolled strip in EU (15) for 1994 was estimated to be 2.77 million tonnes
with
6 Ferrous Metals Processing Industry

• 2.09 million tonne of non-alloy steel strips (C-content < 0.25 %)
• 0.46 million tonne of non-alloy steel strips (C-content > 0.25 %)
• 0.12 million tonnes of coated steel strip.
• 0.10 million tonnes of HSS and other alloy strips.
Part A/Chapter 1
A breakdown of the total strip production (CR rolled strip and slit strip) by countries is given in
Table A.1.10, Figure A.1-2 and Figure A.1-3.
CR Strip Production Slit Strip Production Total Strip production
[1000 t]
[1000 t]
[1000 t]
Germany 1570 1950 3520
Italy 390 900 1290
UK 210 500 710
Spain 180 330 510
France 90 900 990
Rest of EU: 320 970 1290
Sweden 140
Benelux 100
Greece 30
Portugal 30
Finland 10
Austria 10
Total 2760 5550 8310
Reference year 1994
Table A.1.10: Production of CR strip and slit strip
[Bed95]
France
3%
Spain
7%
United Kingdom
8%
Rest of EU:
12%
Italy
14%
Figure A.1-2: CR Strip production in 1994
[Bed95]
CR Strip Production [million tonnes]
Germany
56%
Germany
Italy
United Kingdom
Spain
France
Rest of EU:
Ferrous Metals Processing Industry 7

Part A/Chapter 1
Rest of EU:
17%
France
16%
Spain
6%
United Kingdom
9%
Figure A.1-3: Slit strip production
[Bed95]
Slit Strip Production [million tonnes]
Italy
16%
Germany
36%
A.1.5 Cold Drawn Long Products/ Bright Steel Bars
Germany
Italy
United Kingdom
Spain
France
Rest of EU:
The production of bright steel bars in the EU was about 2.4 million tonnes in 1994. The number
of companies declined from 154 in 1988 to 130 in 1995 with a number of 46 companies in
Germany, 26 in Spain, 25 in Italy, 15 in United Kingdom, 14 in France, 2 in Portugal, 1 in
Denmark and 1 in Belgium. Bright steel bars are used by industries such as the manufacture of
motor vehicles, machinery, electrical goods and other industries, where high quality basic
material is compulsory. [Pan97]
A.1.6 Wire
The European Union has the world largest wire drawing industry, followed by Japan and North
America. It produces about 6 million tonnes of wire per year. Including the various wire
products, like barbed wire, grill, fencing, netting, nails etc, the production of the sector reaches
more than 7 million tonnes per year. The European wire drawing industry is characterised by a
large number of medium sized, specialised companies with an average of 121 employees and an
annual turnover of ECU 13.7 million per company. The industry’s output, however, is
dominated by a few large producers. It is estimated that about 5 % of the companies account for
70 % of the industry’s output (25 % of the companies for 90 %).
Over the past 10 years, independent wire drawing companies have become increasingly
vertically integrated. Downstream wire drawing and producing finished wire products have
shown a high degree of integration, but also upstream there has been some integration between
steel making and wire rod producing industries and wire drawing. Approximately 6 % of the
wire drawers in Europe are integrated producers representing about 75 % of the total production
of steel wire [C.E.T].
The largest producer of steel wire is Germany with 32 % of the wire production followed by
Italy (approx. 22 %), UK, Benelux (mainly Belgium), France and Spain. Other Member States
which have a small wire drawing industry are Sweden, Austria, Greece and Portugal. The
8 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 1
distribution of wire drawing installations in EU, size and number of plants for individual
Member States is given in Table A.1.11.
Wire Production
[1000 t] 1
Wire Products
[1000 t] 1
Number of
plants 2
Average number of
employees per plant 2
Austria 120 115 2 N/A.
Benelux 619 246 20 325
Denmark N/A. N/A. N/A. N/A.
Finland N/A. N/A. N/A. N/A.
France 406 102 36 136
Germany 1908 89 85 125
Greece 140 60 2 N/A.
Ireland N/A. N/A. N/A. N/A.
Italy 1250 300 74 58
Portugal 82 30 2 N/A.
Sweden 135 63 11 85
Spain 463 138 26 N/A.
UK 735 105 25 110
Total
1
reference year 1996
5858 1248 283 121
2 reference year 1994
Table A.1.11: Wire drawing industry in the EU
[C.E.T.] [Euro-Strategy]
Ferrous Metals Processing Industry 9

Part A/Chapter 2
A.2 APPLIED PROCESSES AND TECHNIQUES IN HOT AND
COLD FORMING
Hot and cold forming activities covered in this BREF are hot rolling, cold rolling and drawing
of steel.
A.2.1 Hot Rolling Mills
A.2.1.1 Process Overview
In hot rolling the size, shape and metallurgical properties of the steel slabs, blooms, billets or
ingots are changed by repeatedly compressing the hot metal (temperature ranging from 1050 to
1300 C o ) between electrically powered rollers. The steel input for hot rolling differs in form
and shape, depending on the process route and on the product to be manufactured:
Cast ingots, predominantly with square cross section, are used for the manufacture of slabs and
blooms on slabbing-/ blooming mills. Slabs and blooms are further processed to plates or strips
on other rolling mills. Nowadays, the use of cast ingots and slabbing/blooming is decreasing as
continuous casting has made this step obsolete. Approximately 93.7 percent (1995) of the crude
steel produced in Europe is cast continuously into semi-finished products such as slabs, blooms
or billets. Only a minor part is cast into discrete moulds to produce ingots for some special
products (e.g. heavy plates).
Slabs (400 up to 2500 mm wide and 40 to 500 mm thick) are semi-finished, continuous cast
products for the rolling of flat products.
Billets (of square or rectangular shape with cross sections of 2500 mm 2 to 14400 mm² (50 x 50
mm to 120 x 120 mm)) and blooms (of square or rectangular shape with cross sections of 14000
mm² up to approx. 100000 mm² (120 x 120 mm up to 250 x 400 mm)) are semi-finished
continuous cast products used for the rolling of long products.
Beam blanks (with dimensions of 170 x 240 mm up to 500 x 1120 mm) are continuously cast
to near net shape. Beam blanks are used for rolling of long products. [EUROFER HR]
Hot rolling mills usually comprise the following process steps:
• Conditioning of the input (scarfing, grinding).
• Heating to rolling temperature.
• Descaling.
• Rolling (roughing including width reduction, rolling to final dimension and properties).
• Finishing (trimming, slitting, cutting).
Products obtained from hot rolling are usually classified in two basic types according to their
shape: flat and long products. Tubes, are also covered by the term 'long product' in this
document.
Figure A.2-1 shows an overview of products manufactured for various purposes and
applications.
Ferrous Metals Processing Industry 11

Part A/Chapter 2
Flat Products
Long Products
Tubes
Wide Flats
Plates/Sheets
Strip
Structural Steel
Bars/Merchant
Bars
Sheet Piling
Wire Rod
Seamless Tubes
Welded Tubes
Figure A.2-1: Overview of Hot Rolled Products
Heavy Plate
thickness > 3 mm
Metal Sheet
thickness 0.5 … 3
Black Plate/Tinplate
thickness < 0.5 mm
Hot Wide Strip
width > 600 mm
(Narrow) Steel Strip
width < 600 mm
Profiles/Sections
height > 80
Rails
height > 80
Special Profiles/Section
height > 80
Profiles
height < 80
Round Bars
Square-/Rectangular Bars/
Bars div. Cross sections
Flat Bars
thick > 5 mm, width < 150
12 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 2
Hot rolling mills are classified by the type of product that they produce and by their design
features. The following chapters give an inside on the different mill layouts and manufacturing
sequences. More detailed information on the individual processing steps, which are often
similar in different mills, is given thereafter.
A.2.1.1.1 Blooming/Slabbing Mills
Blooming and slabbing mills are used to roll cast ingots into semi-finished products, like
blooms and slabs, for further processing on other mills. The raw material is heated in soaking
pits to ca. 1300 o C and subsequent formed on heavy two-high reversing stands in 15 - 30 rolling
passes.
The material to be rolled is moved along roller tables, positioned with the aid of manipulators,
and fed into the roll gap. The material is rotated repeatedly by 90 o about its long axis during the
series of passes.
The main difference between blooming and slabbing stands is the greater height of the stands
used for rolling slabs. This is associated with the product characteristics, as slabbing mills are
mainly used to roll flat semi-finished products they require a bigger lift height of the upper rolls.
Another rolling system is the universal slabbing stand. Working pairs of rolls are arranged
horizontally and vertically in succession. The vertical rolls form the narrow sides.
The rolled semi-finished products are cropped with shears at both ends, and divided into
ordered lengths. Surface defects of the product maybe removed by flame deseaming (scarfing).
[Ullmann’s]
With the growth of continuously cast products, the number and importance of slabbing and
blooming mills has decreased. From 1988 the number dropped by 18 to a total of 67 in 1993
(see Table A.2.1)
Number of Plants Average capacity [t/h]
Blooming Mills 13 85
Blooming and billeting 8 84
Blooming and slabbing 13 187
Blooming, slabbing, billeting 6 109
Slabbing (only) mills 5 284
Billeting (only) mills 20 83
Billeting and slabbing mills 2 122
Total 67 122
Table A.2.1: Semi-finished product mills
[EUROSTAT]
A.2.1.1.2 Hot Strip Mills
For the production of hot strip, the heated slab - after descaling - passes the roughing mill,
where it is reduced from a thickness of approx. 120 - 300 (500) mm to approx. 20 - 50 mm
(transfer bar). Roughing can also include a reduction in width.
This roughing is done either in several passages through an individual rolling stand by repeated
reversing, or in a continuous passage through several roughing stands. The designations of strip
Ferrous Metals Processing Industry 13

Part A/Chapter 2
mills (semi-continuous hot strip mill, 3/4 continuous hot strip mill and continuous hot strip mill,
see Figure A.2-2) originate from this plant configuration.
E2
Furnaces E1
R F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6
Typical configuration of semi-continuous hot strip mill
E2
E3 E4
Furnaces E1 R1
R2 R3 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6
Typical configuration of 3/4 continuous hot strip mill
E2 E3 E4 E5
Furnaces E1 R1 R2 R3 R4 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6
Typical configuration of fully continuous hot strip mill
E= Edger R= Roughing stand F= Finishing stand
Figure A.2-2: Typical designs for Hot Strip Mills
[EUROFER HR]
The material reduced to a transfer bar is directed to the finishing train via an intermediate roller
table, which in some cases is combined with a so-called coil box. Before entering a train of
rolling stands for thickness reduction to the final size (between 1.2 and approx. 20 mm) the
transfer bar is cropped. Temperature controlled rolling in the finishing train, involving
controlled strip cooling installed at the delivery roller table, provides the requested
technological parameters (strength, toughness, etc.) of the hot strip. At the end of the rolling
mill the finished product is wound up in a coil.
Hot strip, which is not foreseen for further processing in the cold mills is partly sold with rolled
strip edges, but depending on the planned external use the strip has to be conditioned. This coil
finishing includes side trimming, cutting to small bands on slitting lines and cutting into sheets.
[EUROFER HR]
14 Ferrous Metals Processing Industry

Steckel Mill
Part A/Chapter 2
A special method of hot strip production is rolling in so-called STECKEL mills. Here the
prematerial is usually processed into strip by reversing through a roughing stand and a finishing
stand, in some cases even by reversing through one stand only.
E2
Furnaces E1
R F1
Steckel Mill
E= Edger R= Roughing stand F= Finishing stand
Figure A.2-3: Typical STECKEL Mill configuration
[EUROFER HR]
To keep the heat losses during the rather long forming process within reasonable limits and to
handle the relatively long strip more easily, heated coiling devices referred to as STECKEL
coilers are attached on both sides of the rolling stand (finishing stand), where the rolled stock is
temporarily stored.
Figure A.2-4: STECKEL Mill with coiling furnaces
[EUROFER HR]
Ferrous Metals Processing Industry 15

Part A/Chapter 2
Sendzimir Planetary mill
Mills of this type are characterised by the use of rotating backup rolls which drive the work rolls
so that the surface of the latter move in a direction opposite to that of the workpiece. The work
rolls are held in cages, which rotate around the backup rolls in a synchronised manner. To
facilitate the use of thicker ingoing material (slabs) planetary mills may be assisted by attached
eccentric presses.
Special kinds of planetary mills are the single planetary mill - only the bottom roll set is
designed as planetary type and either a rotating top roll or fixed die is arranged above passline -
and the ‘Krupp-Platzer’ planetary mill where intermediate rolls are arranged between the work
rolls and backup roll. [EUROFER HR]
Work
rolls
Material
travel
Strip
Backup roll
Gas fired furnace
Descaler
Cage
Figure A.2-5: Planetary Mill (SENDZIMIR)
[EUROFER HR]
A.2.1.1.3 Plate Mills
Slab
Feed
rolls
Planetary
mill
Tension
roll
Runout
table
Normal flow
of material
Planishing
mill Upcoiler
Production of heavy plates (thickness between 5.0 and 380 mm, width up to 5.2 m) is done by
reversing operation at one mill stand or in tandem operation.
After rolling, the plates are placed on a cooling bed (cross transfer) and cooled to room
temperature and/or temperatures down to max. 500°C for further processing. [EUROFER HR]
16 Ferrous Metals Processing Industry

Edger
Furnaces Plate
Mill
Stand
turning
turning
Hot
Leveller
Figure A.2-6: Typical Plate Mill configuration
[EUROFER HR]
Coolingbed
Shearing line
Side trimming &
cutting to length
subsequent
treatment
Part A/Chapter 2
In special cases the rolled product is heat treated by water cooling systems (e.g. water curtains)
immediately after hot rolling. Hot and/or cold levellers are arranged in front or behind the
cooling bed to straighten the plates.
After the cooling process on the cooling bed, secondary treatment of the sheets is performed in
the finishing shops (shearing, side trimming cutting to length). A part of the production is
subjected to a subsequent heat treatment prior to shipment. Such treatments include annealing,
spherodise annealing, stress relieving, normalising, quenching and tempering.
Clads
Special products such as multi-layer plates (clads) require a separate preparation and rolling
technique (mainly a two-heat rolling operation). In such products, a corrosion-resistant surface
material is permanently bonded to lower-cost, possibly stronger, carbon steel.
The first step involves the fabrication of ‘sandwiches’ which consist of plates of the cladding
and the backing materials with thickness in the exact proportion to produce the required plate
size with the percentage of metals ordered. The assembly is then rolled to the desired gauge,
width and length, with the two materials becoming permanently bonded because of the high
rolling pressure.
In the rolling operation, drafts are usually limited and the finishing temperatures are carefully
controlled. In some cases the sandwiches are rolled in a first stage into slabs, cut to required
sizes and in a second heat, final rolled either on hot strip mills or on the plate mill. Sometimes
heat treatments are required to produce the desired corrosion resistance and physical properties,
the resultant scale being removed by sand- or shot blasting. [EUROFER HR]
A.2.1.1.4 Bar and Rod Mills
Bars and rods (wire rods) constitute hot rolled products of relatively small cross sections
produced in coiled or straight form. For the rolling operation profiled rolls are in use to give the
steel its desired final shape.
Wire rods
Wire rods generally have circular cross sections with a diameter of 5 to 14 mm. Larger cross
sections and different section shapes such as oval, square, hexagonal, octagonal etc. Can also be
rolled on wire rod mills with adequately shaped rollers. Hot rolled wire rod is mainly used for
further processing by cold drawing or cold rolling.
Ferrous Metals Processing Industry 17
Storage
yard

Part A/Chapter 2
Furnace
Roughing mill
6 + 3 stands
Intermediate mill
6 + 4 stands
Finishing blocks
10 stands
Note: Example of a 2 strand, 30 stand wire rod mill with Stelmor controlled cooling
Figure A.2-7: Typical layout of a Wire Rod Mill
[EUROFER HR]
Cooling line
Coil conveyor /
Retarded cooling
18 Ferrous Metals Processing Industry
Coilers
Coil collectors
The billets fed into rod mills are heated to hot rolling temperature in pusher or walking beam
furnaces. A descaling system is installed between the furnace exit and the first rolling stand.
Rod mills are continuous mills with roughing, intermediate and finishing sections. The rolling
stands are 2-high and their number is generally in excess of 25, depending on the cross section
of the billets feeding the mill (80 to 155 mm). Roughing and intermediate sections may be
multi-strand (up to 4 strands), while finishing sections are always single stranded.
Crop shears are installed between the different sections of the mill and are used to provide a
clean cut for improved introduction into the following roll stand. Crop shears are also used to
cut the bar engaged into the rolling process in case of an incident downstream in the mill.
In-line heat treatment of the wire rod is performed with water cooling ramps located between
the final rolling stands and the coilers, followed by air cooling of the coils laid on conveyor
belts. Controlled air-flow gives the wire rod the desired micro-structure for further processing
(STELMOR ® cooling). [EUROFER HR]
Bars
Hot rolled bars include basically two types of steel products, merchant steels or engineering
steels with round, square, rectangular, hexagonal, octagonal, L-shaped, [-shaped, I-shaped
cross sections smaller than 1600 mm 2 and concrete reinforcing bars (re-bars) with round cross
sections, 6 to 40 mm diameter, mostly with ribs on their surface.
Bar rolling mills are similar to the first sections of wire rod rolling mills. They have generally
single strand 2-high mills with roughing, intermediate and finishing groups followed by shears
that cut the hot rolled product to long bars, which are then conveyed to a cooling bed. High
capacity mills are all continuous with alternating horizontal and vertical stands, while the front
groups of lower capacity mills are of the ‘open’ type.
After cooling the bars are cut to commercial lengths and may be straightened at a cold
straightening machine.
Re-bars are often heat-treated in-line by intensive water-cooling to obtain high tensile strength
(TEMPCORE ® process). A different way for increasing the tensile strength of re-bars is a
mechanical treatment after cooling: The bars are deformed by torsion beyond their yield
strength until the desired tensile strength is obtained. [EUROFER HR]

Cold Drawing of Steel Bars
Part A/Chapter 2
Cold drawing concerns the manufacture of steel bars or sections by cold drawing, grinding or
peeling of hot rolled steel bars into so called 'bright steel bars', having form and characteristics
required by the users. Cold finishing during cold drawing operations hardens and increases the
tensile strength of the steel, while at the same time reducing the ductility, which may require an
annealing treatment of the product after drawing. Bright steel bars are mainly of circular,
square, rectangular or hexagonal cross-section, but all kinds of cross-sections can be produced
according to demand. Products are non-alloy steel bars, alloy steel bars of different grades
including high-speed steel and other tool steel and shapes and sections of different steel grades.
[Pan97]
Bright steel bars are used by industries such as the manufacture of motor vehicles, machinery,
electrical goods and other industries, where high quality basic material is compulsory.
A.2.1.1.5 Structural/Section Mills
As most other types of mills, section rolling mills are divided into roughing, intermediate and
finishing stands, preceded by a descaling machine installed between the reheating furnace and
the roughing mill.
Roughing stands are generally reversing, 2-high stands. The rolls have several sets of profiles,
which are used in sequence. The upper roll can be moved vertically in order to progressively
reduce the gap between the rolls and thus to reduce the passing section.
Cropping shears or hot saws are generally installed between the different sections of the mills
and are used to provide a clean cut bar end to facilitate the introduction into the following
rolling stand.
On leaving the finishing stand or train, the bars are divided to cooling bed length or to
commercial length by saws. After cooling on the cooling bed, the bars are straightened on
mechanical or hydraulic straightening machines and cut to length by saws as required.
[EUROFER HR]
To yield the different profile shapes required for sections/structurals, either duo-stands with 2
grooved rolls or ‘universal’ stands with 2 horizontal and 2 vertical rolls are used as shown in
Figure A.2-8 and Figure A.2-9.
Figure A.2-8: Profiled rolls for sheet piling sections
[EUROFER HR]
Ferrous Metals Processing Industry 19

Part A/Chapter 2
Vertical roll
Horizontal roll
Arrangement of working rolls in a
"Universal" rolling stand
Figure A.2-9: Universal stands for parallel flanged products
[EUROFER HR]
Geometry control is of utmost importance in section rolling since rather tight tolerances are
common for hot rolled sections. Measuring devices applying sophisticated techniques including
laser beam technology and radioactive sources are of common use.
The designs of section mills vary greatly according to the manufacturing programme.
Figure A.2-10 shows the layout of a heavy section mill with universal stands, specialised in
parallel flange H and I beams. It includes in-line heat treatment (QST - Quenching and Self-
Tempering) to obtain an optimal micro-structure for high strength and high ductility
applications.
Hot saws
Intermediate stands
QST
Finishing stand
Roughing stand
Walking beam
furnace
Heavy section rolling mill (Grey mill) with one 2-high reversing roughing stand, two
reversing universal intermediate stands and one universal finishing stand.
Figure A.2-10: Plant layout of a Heavy Section Mill
[EUROFER HR]
20 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 2
Figure A.2-11 shows the layout of a heavy/medium section mill specialised in the rolling of
sheet piling sections. The intermediate stands are of the ‘open’ type with one common drive.
The 2-high finishing stand can be exchanged by a universal stand for the production of parallel
flanged products.
Roughing stand (blooming mill)
Finishing stand
3 intermediate stands
1
2
Cooling beds
Straightening machine
Ferrous Metals Processing Industry 21
3
4
5
Hot circular saws
FINISHING SHOP
Heavy/medium section mill with one reversing 2-high roughing stand, three reversing
2-high intermediate stands with a common drive and one reversing finishing stand
Figure A.2-11: Plant layout of a Heavy/Medium Section Mill for sheet piling
[EUROFER HR]
Section mills increasingly use near-net-shape, continuously cast semis called beam blanks (see
Figure A.2-12) to increase productivity and decrease energy input.
Beam blanks for different beam sections
Figure A.2-12: Examples of beam blanks cross sections
[EUROFER HR]
If the production rhythm and the manufacturing programme allow, hot charging of continuously
cast semis - from the casting machine run-out area to the reheating furnace of the rolling mill -
is more and more applied. Considerable savings in energy consumption may be achieved, but
this depends on the proximity of the rolling mill to the continuous casting plant.

Part A/Chapter 2
A.2.1.1.6 Tube Mill
Seamless tube
Seamless tube production consists basically of the following manufacturing steps:
• Heating of the input.
• Piercing (press-piercing or oblique rolling).
• Elongation/Stretching.
• Final Rolling.
• Heat Treatment.
The most important types of plants used today are mandrel mills, plug mills, push bench mills
and pilger mills. Figure A.2-13 and Figure A.2-14 show some typical tube mill designs.
Raw material for the production of unalloyed and medium-alloy steel tubes are continuously
cast round billets or blooms, although sometimes billets with square cross sections are used.
The raw material for high-chrome steel tubes are mainly round bars, rolled from cast billets.
The input is heated to rolling temperature in rotary hearth furnaces fired with natural gas or oil.
Then a hollow billet (ingot) is produced by piercing. The most important hole-piercing process
uses inclined rollers. The hole is produced by two inclined rolls rotating in the same direction,
so that the ingot is rolled with a screw motion over a piercer plug to form a hollow bloom. The
piercer plug is fixed to a freely rotating rod supported by a thrust bearing on the exit side.
1 Rotary hearth furnace 5 Re-heating furnace
2 Cross-rolling piercer 6 Stretch-reducing mill (off-set 60 o )
3 Mandrel mill (offset 45 o ) 7 To cooling bed and finishing lines
4 Stripper
Figure A.2-13: Mandrel mill
[Tech Metal]
22 Ferrous Metals Processing Industry

1 Rotary hearth furnace 5 Reeler
2 Cross rolling piercer 6 Sizing mill
3 Cross-rolling elongator 7 Cooling bed
4 Plug mill 8 To finishing shop
Figure A.2-14: Plug mill
[Tech Metal]
Part A/Chapter 2
Longitudinal rolling, transverse rolling, or presses are used for the elongating stage. The most
important one is the continuous tube rolling process, as it is one of the most efficient and
productive processes.
Several rolling stands are used simultaneously, usually 6 -8 two-high stands per group, at an
angle of 90 o to each other. The reduction of the wall thickness takes place between the rolls and
a cylindrical lubricated mandrel.
Rolling to the finished size is carried out without an inner mandrel in sizing mills or stretchreducing
mills. Sizing mills have 2 - 10 stands, and can have two or three rolls per stand. As the
circumference is reduced, the wall thickness is increased. In stretch reducing mills, which
normally have three rolls per stand, and up to 30 stands, an increase of wall thickness is
avoided, as tensile forces are applied between the stands during the process.
Tubes for undemanding applications can be shipped immediately after rolling. For more
exacting quality requirements, especially good toughness properties, separate heat treatment is
usually carried out after rolling. This can include normalising and tempering.
Ferrous Metals Processing Industry 23

Part A/Chapter 2
Welded tubes
Welded tubes are produced from cold rolled or hot rolled steel strip; hot rolled wide strip; or
thick plate. In principal the production sequence comprises bending of the strip or plate to an
open tube and closing the gap by welding. Figure A.1-1 shows a schematic of continuous tube
production (Fretz-Moon process).
Figure A.2-15: Flow sheet for continuous tube production
[HMIP]
In the Fretz-Moon process (pressure welding) coils of hot-rolled strip are heated to a high
temperature in a tunnel furnace. The edges of the strip are heated to welding temperature by
additional burners. The strip is formed into a tube with a longitudinal gap. A two-roll
compression device at 90 o then reduces the gap and presses the edges together so they become
welded.
The semi-finished tube passes without further heating through a stretching mill, where the
dimensions are reduced as required. A flying saw cuts the continuous tube into lengths, which
are then cooled on a cooling bed.
Alternative welding processes are resistance pressure welding, in which the required welding
heat is generated by high-frequency alternating current, conduction or induction. The properties
of the welded seams can be improved, either by continuous heat treatment or by separate heat
treatment of the individual tube. Fusion Welding is mainly used to produce steel pipes with
large diameters (> 457.2 mm). Figure A.2-16 shows the main tube welding processes.
24 Ferrous Metals Processing Industry

a Fretz-Moon welding process
b High-frequency conductive welding
c High-frequency inductive welding
Figure A.2-16: Tube welding processes
[EUROFER HR]
A.2.1.2 Surface Rectification and Conditioning of Input
Part A/Chapter 2
Slabs, blooms and billets can have surface defects, like cracks, folds or seams. Surface
preparation of rolling stock is necessary to ensure flawless surfaces of the rolled product.
Surface defects of semi-finished products, can also be removed by the following processes.
Scarfing
Scarfing removes surface defects of carbon steel grades by an oxy-fuel flame. The flame is used
to rapidly melt and oxidise the steel surface while a separate supply of high pressure oxygen to
the cutter propels the slag product from the surface. Scarfing is either done by hand (for small
lot sizes) or by machine.
The scale from machine scarfing is washed from the steel surface by high pressure water and
led to a water pit where the scale is removed by crane. The water is treated and recirculated.
From manual scarfing operation scrap collection is carried out by means of magnets.
Dust emissions from scarfing operation are collected and, usually, abated by electrostatic
precipitators (wet or dry).
Grinding
For stainless steels and special steel grades, thermal removal of the surface defects is not
possible. Therefore defects have to be eliminated by grinding. The grinding process is either
Ferrous Metals Processing Industry 25

Part A/Chapter 2
carried out manually or by machines. Manual grinding is performed by use of hand held power
tools, in some cases booths equipped with fume extraction to bag filter units. Grinding
machines are equipped with a roller table on which the work piece is supported and on which it
can be moved. The grinding wheel is mounted on a carriage that permits it to be moved back
and forth over the work piece. The unit is positioned in an enclosure, which collects the dust
generated during grinding and ducts it to a bag filter before discharge to atmosphere.
Cutting to-size slabs
In some cases the slabs have to be cut to the appropriate size. Wedge-type slabs, which result
from adjustment of the width in the continuous casting plant (mould adjustment) and from
change of the lot size, have to be conditioned by torch cutting to obtain the desired geometrical
shape.
A.2.1.3 Reheating- and Heat Treatment Furnaces
For hot rolling the steel input has to be heated to appropriate rolling temperature between 1050
and 1300 °C and a uniform temperature distribution has to be ensured.
Depending on the charge material and the hot rolling process, reheating is done in different
types of furnaces such as pit furnaces, pusher type furnaces, walking beam furnaces, rotary
hearth furnaces or others. These furnaces are fired directly, usually by oil, natural gas or plant
gases such as COG and BFG. Depending on the heating media, different waste gas emissions
will occur (mainly SO2 and NOx).
A.2.1.3.1 Batch Furnaces
Batch type furnaces are often used for speciality steels and forgings. A typical example of the
batch type furnace is the soaking pit, used to reheat ingots, slabs and other feedstock. It consists
of refractory lined chambers in which the input is placed vertically (ingots) or horizontally
(slabs). A moveable cover allows the input to be charged and removed for rolling. Cast ingots
can be charged immediately after stripping to conserve energy. The typical soaking pit capacity
is 50 to 170 tonnes with a thermal input of 9.5 MW (Th) and a heating rate of 10.7 t/h.
Soaking pits are no longer in widespread use as more and more steel is continuously cast, a
process, which often bypasses the soaking pits. An example of the soaking pit furnace is shown
in Figure A.2-17. [EUROFER HR]
26 Ferrous Metals Processing Industry

Figure A.2-17: Pit furnace
[ETSU-NP-54]
Part A/Chapter 2
Another type of the batch furnace is the bogie hearth furnace. The stock is carried into the
furnace chamber on a bogie. The furnace chamber is closed by means of a door and the stock is
heated. When the targeted temperature is reached, the door is opened, the bogie with the stock is
removed and the slab or casting is taken away for further use. [EUROFER HR]
A.2.1.3.2 Continuous Furnaces
Larger furnaces are usually fed continuously. The stock is pushed through the furnace by the
following stock (pusher type furnace) or is moved through by walking beams (walking beam
furnaces), a walking hearth or on/between rollers.
Examples of the larger size (> 20 MWTh) furnaces - the pusher and walking beam furnaces –
are shown in Figure A.2-18 and Figure A.2-19. The largest currently in operation are walking
beam furnaces of approx. 125 MW (Th) and pusher furnaces of 200 MW (Th). [EUROFER HR]
Ferrous Metals Processing Industry 27

Part A/Chapter 2
Entry furnace
door
Pushing direction
Recuperator
Preheating zone Heating zone
Soaking zone
Skid rails
Figure A.2-18: Pusher type furnace
[DFIU98]
Figure A.2-19: Walking beam furnace
[ETSU-G77]
Burner
End burner
Workpiece
(Slabs)
Exit door
In a rotary hearth furnace (see Figure A.2-20) the charge material is placed onto a rotary
hearth. During the furnace campaign (hearth is rotating) the material is heated and, after
completion of a rotation, discharged.
28 Ferrous Metals Processing Industry

Charging
Convection
zone
Hearth rotation
zone 1
Discharging
zone 3
Figure A.2-20: Typical design of rotary hearth furnace
[EUROFER HR]
A.2.1.4 Descaling
Part A/Chapter 2
Prior to rolling adherent scale, which forms during reheating must be removed, in order to avoid
a contamination of the stock surface by scale impressed by the rolls (so-called 'rolled in matter').
Mechanical descaling, where the adherent scale is mechanically broken in a light pass (mostly
in two-high stands) and then sprayed off or mechanically removed (brushing), is rarely applied
any more. Today, a common method of descaling is breaking and spraying off the scale by
means of high-pressure water. Power water with pressures of 120 to 250 bar (exeptionally 600
bar) is applied via flat jet nozzles onto the material surface. For the cleaning effect, the impact
pressure (i.e. the pressure determined by the distance of the descaling nozzles to the rolling
stock) is more important than the system pressure. The following techniques are applied
throughout the whole rolling process:
• Primary descaling in so-called high pressure descalers installed before the entry into the
roughing train and equipped with 1 or 2 pairs, some times adjustable, descaling headers.
• Mill stand descaling by means of descaling headers arranged above and below the plate
passage on both sides of reversing stand and on the entry side in case of continuous stands.
• Descaler at entry of the finishing train for removing secondary scale, i.e. the scale formed
on the rough strip at the conveying roller table of the roughing train and finishing train.
• Pairs of mill stand descaling sprays at the entry of the first stand of the finishing train.
[EUROFER HR].
In case of production lines for long products the descaling headers are either designed as spray
rings or as combination of vertical and horizontal headers, sometimes adjustable to material
cross section, for proper descaling of all material surfaces. [EUROFER HR]
Ferrous Metals Processing Industry 29
zone 2

Part A/Chapter 2
A.2.1.5 Edging
Edging is usually applied in the manufacture of strip and plate. The slabs produced in the
continuous casting plant are supplied in certain defined, stepped dimensions of widths. The
width has to be reduced to the specified dimension of the rolled strip, with a trimming
allowance as narrow as possible (scrap minimization and yield improvement). In most cases,
this width reduction is performed on so-called edgers (vertical rolling stands) - recently even in
slab presses - which are installed in front of the roughing unit. The accuracy of the width
reduction and optimum adherence to the rectangular shape effect the amount of scrap arising
from cropping (head and tail end) in the rolling mill and in the finishing shops (trimming).
A.2.1.6 Roughing
Roughing depicts the first bulk reduction done on the incoming hot roll stock for the production
of strip, rod and sections. Generally, the roughing train consists of one or more horizontal
stands for thickness reduction, including edgers (vertical stands) situated in front of the stand
for width adjustment. Reversing roughing mills are sometimes equipped with edgers on both
ends of the mill stand [EUROFER HR]
A.2.1.7 Strip Rolling/Finishing Train
In general, the finishing mill consists of a number of rolling stands positioned after one another.
The stands have staggered roll gaps so that the thickness reduction to the requested final
thickness is done in one pass of the transfer bar. The number of stands depends on the grade and
material thickness of the input (slabs) as well as on the thickness range of the finished strip.
Crop shears arranged in front of the finishing stands serve to cut the ends of the rough strip,
which may have the form of a tongue or fishtail. This ensures safe entry into the finishing train
and avoids damage to the rolls as well as generation of scrap.
In most cases, an additional descaling device (descaling sprays) as described above is installed
between crop shears and finishing train. Sometimes there is also an additional vertical stand,
which is mainly used for strip guidance, but occasionally for minor width adjustments as well.
Coilers
Hot strips with length up to 2 km and even more are wound up on so named down (sometimes
up-) coilers at the end of the rolling mill by speeds up to 20 m/s and more. The hot band is
guided around an expandable mandrel by special arranged wrapper rollers. After approx. 3 - 4
windings the wrapper rollers are lifted and the band is coiled onto the expanded mandrel. After
the coiling operation is finished, the mandrel is collapsed and the hot coil is transported to a
strapping station by means of a coil car. [EUROFER HR]
A.2.1.8 Rod Rolling/Finishing Train
The finishing train of rod mills usually consists of rolling blocks with up to 10 sets of
alternating horizontal and vertical roller pairs as shown in Figure A.2-21.
Rolling speeds of more than 100 m/s are achieved at the final stages. The material used for the
roughing and intermediate rolls is generally hardened steel or cast iron while the finishing rolls
are made of carbide, a particularly wear resistant material. The typical calibration used for wire
rod mills is a sequence of alternating round and oval calibres.
30 Ferrous Metals Processing Industry

6 stand finishing block with 3 vertical and 3 horizontal
pairs of rolls
Figure A.2-21: Roller arrangement of wire rod finishing section
[EUROFER HR]
A.2.1.9 Plate Rolling
Part A/Chapter 2
Plate rolling by reversing operation is similar to roughing in strip production. The slabs are
formed into plates in the so-called multi-stage rolling operations, where the slabs are stretched,
turned by 90° by means of conical rollers on a special roller table, spread, turned again and
rolled to the requested thickness.
A.2.1.10 Transport of Roll Stock between Rolling Stands
Usually, roller tables arranged along the entire strip rolling train are used as a means of
transport for the rolling stock. These roller tables consist of individual metallic hollow and/or
solid rollers with single drive or group drive by means of an electromotor and gear, if necessary.
In special cases, for example later modernisation of a rolling mill including increase of the
weight of single products or installation of additional equipment, the distance between roughing
stand and finishing stand is no longer sufficient to de-couple the two processes. So-called coil
boxes - developed by STELCO, Steel Company of Canada Ltd. - are then inserted as
intermediate storing devices. [EUROFER HR]
A.2.1.11 Cooling Lines
In connection with an appropriate temperature control within the finishing trains, the cooling
line provides the desired mechano-technological parameters to the material. The steel is rapidly
cooled using either water sprays, water walls or laminar flows (see Figure A.2-22).
Ferrous Metals Processing Industry 31

Part A/Chapter 2
a Laminar flows b Water wall c Water sprays
Figure A.2-22: Different types of water cooling
[Tech Metal]
Widest spread nowadays is the use of laminar flow cooling on run out tables. Usually, the spray
headers (arranged on top and bottom of the passline) are grouped into sections, sometimes of
different water flow volume. Each section and/or each header is individually controllable so that
desired cooling temperature may be realised. Cooling lines and the individual sprays are
computer controlled, whereas the spray headers are switched on and off in accordance to
complex mathematical-empirical models, supported by peripheral temperature measurements.
[EUROFER HR]
A.2.1.12 Sheet and Plate Production
For sheet production the hot produced coils are decoiled by means of uncoiling reels and
supplied to a shearing line which is equipped with levellers to straighten the strip. The rolled
sheets with desired length are piled and stored in the storage yard. [EUROFER HR]
Plate production is carried out on shearing lines following the rolling process. The plates are
trimmed on both sides, cropped and cut to desired length. Cutting to size for special blanks is
done by CNC-cutting equipment (torch-, plasma- or laser beam-cutting units). The internal
quality of plates may be determined by ultrasonic techniques. Automatically working devices
may be installed on the shearing line run out table.
Finishing operations are computer controlled in the most installations. Consideration is also
being given to the in-line quenching and heat-treatment of plates following the last rolling pass
as a means of conserving energy. [EUROFER HR]
A.2.1.13 Plate Heat Treatment
Finished plates are partly subject to heat treatment. In annealing steel is heated to a subcritical
temperature to relieve stresses. For normalising steel is heated above its critical temperature
and air-cooled. The purpose is to refine grain sizes and to obtain a carbide distribution, which
will dissolve more readily, austenite. Quenching, tempering and other methods may also be
applied.
Several different types of furnaces are used for these purposes, such as walking beam type,
roller hearth or car bottom furnaces. The heating and combustion system of such furnaces are
32 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 2
comparable with the systems related to stock re-heating. All usually available heating media
may be used for firing the treatment furnaces. [EUROFER HR]
A.2.1.14 Roll Shop
The workrolls as well as the back-up rolls for both finishing and roughing mills are conditioned
according to well-defined specifications, depending on the product to be rolled. Conditioning of
the rolls is performed at the roll shop where typical machine shop techniques are applied, such
as machining and grinding. [EUROFER HR]
A roll shop generally includes the following:
• Cooling area where work rolls are cooled either in open air or by water sprinkling.
• Preparation area where the shocks are dismantled and set-up (In some cases the roll shop
machines allow reconditioning of rolls without prior dismantling).
• Cleaning area where the rolls to be reconditioned are cleaned from deposits and lubricants,
(The cleaning techniques include steam cleaning, application of alkali degreasing solutions,
application of organic solvents).
• Typical machine shop equipment including lathes and grinding machines which have
individual cooling system where the cooling liquid is continuously processed in order to
separate turnings and grinding sludge [EUROFER HR].
A.2.1.15 Water Circuits / Water Management in Hot Rolling Mills
Throughout the hot rolling process and linked process steps water is used for cooling and for
technological reasons. Electric motors, re-heating furnaces, control rooms and power systems,
instruments and process control are usually cooled indirectly. The steel, rolls, saws, cropped
ends, coilers and hot run out tables are cooled directly. Water is also used for scale breaking,
flushing scale and for scale transport. Wherever the water is in contact with the rolled material
(process water) and rolling equipment it will be contaminated with scale and oil.
The simplest water feeding system applied is an open system (once-through system) as shown
in Figure A.2-23. The water is taken from natural resources (river, lake or ground water), flows
through the various consumers of the hot mill and is released again to the watercourse.
water inlet
Various consumers
throughout hot
rolling mill
Scale
Figure A.2-23: Example of a once through water system
[EUROFER HR]
Oil
outlet to sewer
and / or watercourse
gravel
filter thickener
Sludge
Disposal to
waste storage
or recycling
by steel production
The polluted cooling and process waters are collected and treated prior to discharge. First
treatment stage is a sedimentation basin in which solids, mainly iron oxides, are allowed to
settle at the bottom of the basin.
Ferrous Metals Processing Industry 33

Part A/Chapter 2
The sedimented solids are discharged via appropriate devices (scraper, screw, etc.) and, in the
case of integrated steel plants, returned to the production process via the hot metal route. The oil
pollutants floating on the surface are removed by means of suitable skimming devices and are
discharged to the respective collecting basins.
The pre-cleaned overflow is supplied via pipes to the filter batteries whose number, size and
capacity are designed in conformity with the water volume. In most cases these filters are gravel
filters, i.e. the overflowing water is cleaned by passing through gravel beds.
The pollutants in the gravel filters must be removed by back-washing in order to maintain the
function and separation efficiency of the filters. The purified waste water from the filters is
discharged into the sewage system and/or lakes and rivers.
The sludge-bearing waters (mostly containing iron oxide) from the filter batteries are separated
in a thickener. The overflow is recirculated to the cleaning circuit system. The high-quality feed
material contained in the sludge is further dewatered and disposed off or returned to the steel
production process, provided the appropriate technical equipment is available.
In order to reduce or avoid waste water discharge from hot rolling operations semi-closed - and
closed circuits are implemented.
In semi-closed circuits, as shown in Figure A.2-24, the water is treated and partly reused
depending on the temperature. The water treatment devices are the same as for open systems,
but the filtered waste water is not directly disposed off. Instead it is conveyed into a filter water
basin and mixed with cold fresh water, if necessary. Depending on the temperature of the mixed
water, the filtered water is returned to the different consumers in the hot rolling mill and only
the overflow is discharged. Accordingly, the volume of the circulating water depends on the
seasons and the geographical situation.
water inlet
Various consumers
throughout hot
rolling mill
ground water
water outlet to sewer / watercourse
Scale
Figure A.2-24: Example of semi-closed water circuit
[EUROFER HR]
Oil
filter water
tank
gravel
filter thickener
Sludge
Disposal to
waste storage
or recycling
by steel production
With application of closed water circuits (see Figure A.2-25) the purified water is not
discharged, but re-cooled in cooling towers or heat exchangers to required temperature and is
reused in the rolling process. For plants using cooling towers, water consumption is restricted to
additional water (approx. 3 - 5 %) needed to make up for evaporation and for blow down losses.
When heat exchangers are used, large re-circulating volumes of re-cooling water are required.
34 Ferrous Metals Processing Industry

Various consumers
throughout hot
rolling mill
Scale
Oil
Settling basin
evapouration
biocides
(NaOCl)
gravel
filter
cooling
tower
Figure A.2-25: Example of closed circuit water system
[EUROFER HR]
make up water
Part A/Chapter 2
thickener
Disposal to
waste storage
or recycling
by steel pro-
Sludge duction
spray- losses
HCl or NaOH
Deflocculation agent
waste water to sewer
and/or watercourse
Water feeding- and treatment systems in hot rolling mills are usually very complex, with
several, partly interconnected water loops and multiple-stage use of water. In some cases the hot
rolling mill water circuit is coupled with water feeding systems of other iron and steel
production units, as for example continuous casting. Reasons for this connection are the
similarity of the waste water contents and the proximity of the installations.
Notes: 1) Figures given represent water flow in m 3 /h
2) Mill capacity: 270000 t per month
Figure A.2-26: Water loops for hot strip rolling mill
[StuE-96-7]
Ferrous Metals Processing Industry 35

Part A/Chapter 2
Figure A.2-26 shows the water circuit of a hot wide strip mill where 3 water loops are
established. Loop 1, with 8030 m 3 /h, comprises the cogging stand, finishing train and re-heating
furnace; loop 2 (8000 m 3 /h) delivery roller table and loop 3 (2200 m 3 /h) mainly the electrical
equipment. The Loops are connected in a way that water input for loop 2 and 3 is supplied by
the clean waterside of loop 1. Process water of loop 2 and 3 is sent to the treatment facilities of
loop 1 and also blow-down water can be discharged to loop 1.
Figure A.2-27 shows another example of a water management system for hot wide strip mill.
The loops established in this case are for furnace- and engine cooling, for roller stands and for
laminar strip- and roller table cooling.
Furnace cooling
High
pressure
descaling
Engineand
oil cooling
Roller table
cooling
Scalepit
Roughing
mill
cooling
Cooling towers Sandfilter
Cooling
rolls
Horizontal settling
tank
Intermediate
stand strip
cooling
Sand filter
Figure A.2-27: Use of water loops in a hot rolling mill
[DFIU98]
Other
consumers
Horizontal settling
tank
Thickener Buffer Filter
press
36 Ferrous Metals Processing Industry
Cooling
tower
Sandfilter
Cooling
tower
Horizontal
settling tank
Laminar
strip
cooling
Roller table
cooling
The prevention of effluents by using water in loops or in multiple stages is a well-known and
wide spread practice within the steel industry. Hot rolling mills offer a high potential for
reduction in water consumption and waste water discharge, because of the large quantities of
water needed.
A.2.1.16 Waste and By-product Management in Hot Rolling Mills
Apart from waste water, hot rolling operations generate different kinds of solid and liquid byproducts
and waste.
• Metallic waste and by-products.
• Scarfing scale/swarf.
• Dusts from scarfing and rolling.
• Mill scale (oil free and oily).
• Water treatment and mill scale sludge.
• Grinding sludge (roll shop).
• Oil and greases.
Rinsing
loop.ds4

Part A/Chapter 2
Metallic by-products/waste, like scrap, downgrades, crop ends, etc. arising from hot rolling, is
usually rather clean and is easily recycled into metallurgical processes (e.g. BOF).
Oilfree scale and low oil-content (< 1 %) scale, is fed back directly to the metallurgical process,
usually via the sinter plant. Oily, ferrous sludges with up to 80 % FeOn content, like oily mill
scale and grinding sludges, obtained from water treatment plants have to be conditioned before
internal recycling.
Scale is also sold for external use (e.g. to cement manufacturers) or it is supplied to an external
company for treatment (usually thermal treatment to burn the oil content). Thermal treatment
plants can yield a product with an iron-content of about 60 - 70 %. If the thermal treatment plant
is fed with oily mill-scale of about 4.5 % no additional energy supply is required.
Oxide dusts from air cleaning devices, for example from bag filters for oxide removal at the
mill stands, are recyclable to the steel production (e.g. sinter plant) without risks.
Oil and grease, separated and collected at various stages, are energy sources and can be utilized
as secondary fuels, for example by injection into the blast furnace or in the coke making
process. Dewatering might be a precondition. Alternatively, these materials can be used at the
coke ovens to increase coal bulk density prior to carbonisation. [EUROFER HR], [Com2 HR]
Spent emulsion from the roll shop or other consumers can be split into components: oil and
water. The separated oil can be thermally utilized or recycled externally. [Com2 HR]
Ferrous Metals Processing Industry 37

Part A/Chapter 2
A.2.2 Cold Rolling Mills
A.2.2.1 Process Overview
In cold rolling the properties of hot rolled strip products, e.g. thickness, mechanical and
technological characteristics, are changed by compression between rollers without previous
heating of the input. The input is obtained in form of coils from hot rolling mills.
The processing steps and the sequence of processing in a cold rolling mill depends on the
quality of the steel treated. Low alloy and alloy steel (carbon steels) processing usually
follows the order: pickling, rolling, annealing, temper rolling/skin pass rolling and finishing.
The process route for high alloy steel (stainless steel) requires an initial annealing step prior to
pickling due to the hardness of the steel quality and, further more, several additional annealing
and/or pickling steps during rolling may be necessary.
Cold rolled products are mainly strips and sheets (thickness typically 0.16 - 3 mm) with high
quality surface finish and precise metallurgical properties for use in high specification products.
Cold Rolling Mills (CR Strip Mills)
Typical layouts for cold rolling mills are shown in (Figure A.2-28), the plants usually comprise:
• Continuous pickling line, where the oxide layer formed during the hot rolling is removed
by pickling with sulphuric, hydrochloric or a mixture of nitric and hydrofluoric acid. A
stretcher leveller or an in-line skin-pass may be used to improve the shape of the strip and
provide mechanical breaking of the oxide layer.
• Cold rolling mill generally consisting of a 4-stand or a 5-stand four-high tandem mill or of
a four-high reversing mill. Cold rolling reduces the initial thickness of the hot rolled strip by
typically 50 to 80 %.
• Annealing facilities to restore the ductility of the steel strip that is lost as the result of work
hardening during the cold rolling.
• Temper mills to give the annealed material the required mechanical properties (prevents
the formation of Lüders lines during drawing). The material is subject to a slight skin pass
rolling typically on a four-high skin pass mill. The roughness of the work rolls of the mill is
transferred to the strip by the roll pressure.
• Inspection and finishing lines, here coils with different length may be welded together to
meet the required weight or may be slit to required width. Also coils are cut into sheets with
required length and width. At the same time defective sections of strip can be discarded.
• Packaging lines for coils or sheets according to the destination and/or the means of
transport.
• Roll shop, where the work rolls and the backup rolls for the cold rolling mill and the temper
mill are prepared.
38 Ferrous Metals Processing Industry

A) Reversing Mill
B) Tandem Mill
Figure A.2-28: Typical configurations of cold rolled strip mills
[EUROFER CR]
Part A/Chapter 2
Ferrous Metals Processing Industry 39

Part A/Chapter 2
For electrical steel sheet production the mill design is quite similar to those described above.
The rolling mill usually comprises a four-high reversing mill stand, which is enlarged to rolling
and alternative skin pass rolling operation (rough pass up to 7 % deformation). For higher
Si-contents, flash butt welding of head and tail of the coils to an endless strip has to be replaced
by ‘agraphing’ the ends of the coils.
Technical trends and developments in cold rolled strip production, driven by increasing market
demands and competition from alternative materials, aim at increasing the efficiency and the
output of plants by minimizing the processing time and the consumption of materials and
energy. Simultaneously the environmental impacts of the facilities are reduced. Figure A.2-29
shows as an example a modified plant concept which shortens the process time for annealing
and the following operations from 3- 7 days (2 –3 days when hydrogen is used) to
approximately 10 minutes. [EUROFER CR], [Com VDMA]
Figure A.2-29: Cold rolling process line with continuous annealing
[EUROFER CR]
A.2.2.2 Pickling of Low Alloy and Alloy HR Steel
The entire surface of the hot rolled coil is covered with a thin layer of scale containing oxides,
which must be removed prior to cold rolling. This is done by pickling with hydrochloric acid or
sulphuric acid, at temperatures typically ranging from 75 °C to 95 °C.
Once the strip or sheet is pickled, it must be thoroughly rinsed with de-mineralised (or equal
quality) water and subsequently dried. Oiling is done either with rolling oil or anticorrosive oil.
[EUROFER CR]
Pickling lines
Pickling can be done as a batch (usually for bars, rods or tubes), semi-batch or as a continuous
process and can also involve a number of stages using several acid baths. The following process
description refers to continuous pickling lines on which steel is pickled in coiled shape. Each of
the pickling steps described below can also be performed as an individual batch process.
A typical pickling plant may incorporate:
40 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 2
• Anticoil break equipment on the decoiler to avoid the occurrence of flow lines (Lüders’
lines) on the entering hot rolled coil.
• Welding of the hot rolled coils to continuous strip to ensure defined constant pickling times.
• Straightening equipment prior to the entry of the hot rolled strip into the pickling tanks. The
flatness of the hot rolled strip is increased by straightening, and the capacity for pickling is
improved by the scale breaking effect of straightening.
• Chemical pickling zone; deep tank or shallow tank (turbulent) pickling equipment.
• Rinsing zones to remove remaining acid on the strip surface.
• Trimming of the strip to obtain cut edges and exact widths.
• Inspection of the strip for dimensional tolerances, surface defects and residues.
• Oiling of the strip (Note this may not be required in a combined pickling and rolling line).
The pickling is carried out in totally enclosed equipment or tanks fitted with hoods. In both
cases the units are under continuous extraction to remove any fumes generated.
Modern pickling plant design comprises pickling tanks equipped with external pumps. Instead
of simply passing the steel strip continuously through an acid bath, the acid is pumped via a
circulation system through nozzles mounted in the bath itself. The turbulence resulting from this
promotes the pickling reactions. [EUROFER CR]
Large continuous pickling lines can have capacities of up to 2.4 million t/a. Figure A.2-30
shows the operational steps in continuous pickling lines. [DFIU98]
1
2
1. Uncoiler
2. Crop shear
3. Welding machine
4. Strip tension and guiding
3
4
7
8 4
5. Strip storage
6. Looping car
7. Tension rolls
8. Dancer roll
Figure A.2-30: Schematic of a continuous pickling line
[DFIU98]
5
Ferrous Metals Processing Industry 41
9
6
11
9. Pickling station
10. Strip tension
11. Strip storage
12. Trimming
10
12
13
14
13. Scrap removal
14. Slitting
15. Coiler
A.2.2.3 Annealing (I) and Pickling (I) of High Alloy HR Steel
The coils of stainless steel strip produced by hot rolling are known as ‘hot band’ coils. Due to
the presence of an oxide scale and chromium depleted layer formed during the hot rolling the
steel must also be descaled / pickled prior to cold rolling. In addition, the greater hardness of the
steel compared with carbon steels necessitates an initial annealing (I). The annealing process
has three components, heating to annealing temperature, temperature equalisation and cooling.
Both continuous and batch annealing processes may be used. [EUROFER CR]
15
15

Part A/Chapter 2
Annealing
Ferritic grades are generally annealed as tightly wound coils in a batch heat treatment
facility. Such installations may be used for the full heating, temperature equalisation and
cooling cycles. One or more coils are placed on the furnace base and covered to form a closed
furnace chamber. Heating may be achieved via gas firing or electrical heating. An inert
protective atmosphere (nitrogen/hydrogen) is required for metallurgical reasons. Ferritic steels
are generally annealed at steel temperatures of up to 800 o C. [EUROFER CR]
For continuous annealing of austenitic steels the steel coil is unwound and passed through one
or more heat treatment furnaces. These furnaces typically consist of a refractory (or other form
of insulation) lined steel structure and are usually directly fired by gaseous fuels. An oxidizing
atmosphere is needed to form a scale, which is rich in oxygen to allow a better pickling. The
waste gases are exhausted via flues under natural or forced draft. Strip temperatures typically up
to 1100 o C are necessary for annealing austenitic steels. The steel strip then passes through the
cooling section and may be cooled using gas jets, air, water sprays or water quenching.
Continuous annealing is generally combined with a descaling/pickling plant as described above
to form a continuous annealing and pickling line. [EUROFER CR]
Descaling and Pickling
After annealing the steel is descaled to produce a steel surface suitable for cold rolling.
Mechanical descaling such as shot blasting or scale breaking may be used prior to chemical
pickling to remove the heavy scale burden. However, careful control of such mechanical
processes is necessary to minimize damage to the strip surface, which could affect the final
product quality.
Final scale removal including the removal of the chromium depleted layer beneath the scale is
generally done by pickling in a mixture of nitric and hydrofluoric acids at temperatures of up to
70 o C. The acid concentrations employed depend on the material being processed but are
normally in the range 10 - 18 % nitric acid and 1 - 5 % hydrofluoric acid.
The chemical reactions that take place during the pickling of stainless steels are complex and
involve the removal of the adherent scale layer by the combined action of the acids used. The
dominating chemical reaction during pickling is the dissolution of metals by the nitric acid. As a
by-product of these reactions both nitrogen monoxide and nitrogen dioxide are formed. The
reactions shown below are for the dominant metal iron but similar reactions also occur for the
alloy elements present in the stainless steel such as nickel and chromium.
Fe + 4H + + NO3 - = Fe 3+ + NO + 2H2O
Fe + 6H + + 3NO3 - = Fe 3+ + 3NO2 + 3H2O
The NOx generated is partially soluble in the acid but once the limit of solubility is reached the
NOx fumes transfer to the gaseous phase and are released from the pickling tanks. The rate of
formation of NOx increases with increasing temperature.
The metal ions formed in the dissolution reactions then react with the hydrofluoric acid leading
to the formation of metal complexes.
2HF + Fe 3+ = FeF2 + + 2H +
3HF + Fe 3+ = FeF3 + 3H +
The combination of these two sets of reactions results in the consumption of both nitric and
hydrofluoric acids. To maintain the optimum conditions for descaling regular additions of fresh
42 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 2
acid are made as required. The iron fluoride complexes produced in the dissolution reactions
have a limited solubility and if the concentration of iron is allowed to reach 5 % (40 g/l) then
precipitation of iron fluoride will commence. This precipitation causes the formation of large
quantities of a hard crystalline sludge.
Pickling line design is usually the same as for pickling of low alloy steels. Except, that on exit
from the last pickling tank the steel strip is rinsed with water to remove traces of acid, dried, but
no application of oil is necessary because of the corrosion resistance of the steel.
[EUROFER CR]
A.2.2.4 Cold Rolling of the Pickled Hot Rolled Strip
A.2.2.4.1 Low Alloy and Alloy Steel
In cold rolling the pickled hot rolled bars, sheets or strips are passed through sets of rolls on
reversing mills or on continuous in-line mills. Low carbon steels which are less hard, are
generally rolled in multi-stand tandem mills due to a higher capacity of these mills. They
consist of a series of four or six-high stands. The strip enters the first stand and undergoes an
initial thickness reduction, further reductions are achieved in each subsequent stand until the
final gauge is attained.
For low carbon strip generally an emulsion of 0.5 to 4 % (10 – 20 % for direct application) of
oil in water is necessary for
• Lubrication.
• Cooling of the strip, work and back-up rolls.
• Removal of Fe-particles.
In the rolling process the wide strip is mainly deformed in a longitudinal direction, with
transverse deformation being practically negligible. The thickness reduction of the material is
obtained by the influence of the rolling forces and the strip tensions (forward and back) applied.
The cold forming process leads to a corresponding hardening of the material. Exact mass flow
control (control of rolling force and/or position), assisted by laser control of the strip speed and
tension, may be used. Additional automatic control loops for flatness (roll bending, zone
cooling, etc.) are used to obtain the required flatness of the strip. The roughness texture of the
strip surface is applied in the last stand of the tandem mill.
For optimum strip surface cleanliness it is important to avoid contamination of the tandem
emulsion by the hydraulic oil, by the Morgoil oil, by grease or by the cooling water (used to
cool the emulsion). Precautions taken to avoid any contamination may include:
• Continuous monitoring of oil levels.
• Monitoring of the oil concentration.
• Regular control of hydraulic equipment and bearings.
• Monitoring of emulsion parameters such as temperature, pH value, saponification index,
acid value, conductivity.
• Filtering of the tandem emulsion (using techniques such as magnetic filters, paper filters,
precoat filters).
To clean the strip and remove any remaining soap or oil, it may be subjected to chemical and/or
electrochemical degreasing. For this purpose, cleaning zones are installed on the entry side of
the downstream processing plants such as hot dip galvanising plants or continuous annealing
plants. [EUROFER CR]
Ferrous Metals Processing Industry 43

Part A/Chapter 2
Conventional discontinuous rolling
The pickled hot rolled strip is fed into the cold rolling mill coil by coil. This results in a
variation in the strip thickness corresponding to the geometrical conditions of the line at the
strip ends during threading and at the exit of the coil end.
To produce ‘mill clean sheet’, often a thin emulsion with a maximum concentration of 1 % can
be used on the last stands of the tandem mill. The emulsion is usually applied via spray nozzles
onto the rolls and the strip. Sometimes higher concentrations are used in direct application
systems.
Discontinuous rolling offers a high degree of process flexibility to account for variations in
product mix. The technique is preferable for certain steel qualities. [EUROFER CR]
Continuous Rolling
To achieve the narrowest possible thickness tolerances, maximum output and optimum
productivity figures, a shallow tank turbulence pickling plant can be coupled with a tandem
mill, which is enlarged by one stand. Usually an accumulator and a welding machine before a
tandem has the same good results and a bigger increased capacity. The use of a welding
machine and the accumulator allows coils to be joint and the strip to be fed to the mill
continuously.
On a tandem line, the entering pickled hot rolled strip is reduced to the desired final thickness
on a single pass through the line. Owing to the installation of several separate emulsion systems,
a special emulsion can be applied in the last stand to increase the cleaning effect. For this
purpose, either a detergent or a thin emulsion (1 % oil content) can be used.
Continuous rolling can allow good control of the strip thickness for coil ends and of surface
quality. This can have a beneficial effect on material yield. In addition it allows oil consumption
to be optimised. [EUROFER CR]
A.2.2.4.2 High Alloy Steel
After the initial annealing and pickling the steel is generally rolled to the required thickness on
reversing cluster mills for a number of passes until the desired dimensions are achieved or until
work hardening necessitates further annealing.
The process of cold reduction generates heat, part of which is transferred to the rolling oil which
is sprayed onto the steel and rolls for cooling as well as lubrication. This heat is subsequently
dissipated through heat exchangers to cooling water systems.
Mineral oils are generally used as rolling oil and close control of the oil cleanliness is necessary
for optimum performance. This may be achieved using oil filtration circuits, which incorporate
media element filters or powder pre-coat filter systems. Although the use of mineral oils
predominates, emulsion cooling systems similar to those used for carbon steels may be
employed. In such cases additional precautions must be taken to control oil cleanliness in order
to avoid strip marking.
Collection hoods are fitted to the mill and operate under continuous extraction to remove oil
mist that is generated. [EUROFER CR]
44 Ferrous Metals Processing Industry

A.2.2.5 Annealing of Low Alloy and Alloy Steel
The basic stages of the annealing process comprise:
• Heating to annealing temperature (above 650 °C).
• Holding at annealing temperature.
• Cooling.
Part A/Chapter 2
This annealing process may be carried out in batch furnaces or continuous furnaces. The
annealing cycle has a significant influence on the mechanical properties and, consequently, on
the formability of the steel strip. The main parameter controlling the annealing cycle is the
temperature profile. It varies, depending on whether the annealing is carried out in a continuous
or batch furnace, and depending on the required strength or hardness of the product. The
annealing cycle depends on a number of parameters including the actual material analysis, the
reduction realised during cold rolling, the required mechanical properties and the required
surface cleanliness, the type of protective gas, etc.
Continuous annealing and batch annealing are considered to be complementary processes and
not fully interchangeable. Production related issues are integral to the selection of the annealing
technique.
A.2.2.5.1 Batch Annealing
Degreasing /Cleaning by means of alkali
Prior to the annealing process the strip may be cleaned (degreased) to produce a cleaner surface.
The cleaning serves to remove oil residues from the steel surface. The process is similar to that
used for acid pickling except for the chemicals that are used. The most frequently used cleaning
agents are phosphates, alkaline silicates, caustic soda and soda ash. Electrolytic cleaning and
brushes are also used in some cases to remove iron fines from the strip surface.
The steel sheet is unwound from the coil and passed through cleaning tanks, which may be
stirred to improve the cleaning effect. Subsequently, the steel is rinsed with water and recoiled.
The degreasing solution can be regenerated and recycled.
Annealing
The cold rolled coiled strip is stacked in a hood furnace for annealing (see Figure A.2-31). The
combustion chamber (space between heating and protecting hood) is heated by oil or gas
burners. Heat passes through the protective hood into where the steel coils are stacked. A
circulating fan provides as uniform temperature distribution as possible. The atmosphere in
conventional plants is usually HNX gas (a nitrogen-hydrogen mixture with a hydrogen content
close to the flammability limit). The atmosphere can also be 100 % H2 as in parts of the
working cycle of high convection furnaces.
Ferrous Metals Processing Industry 45

Part A/Chapter 2
Heating hood
Burner
Off gas
Heating space Circulating fan
Figure A.2-31: Schematic of a hood-type annealing furnace
[DFIU98]
Protecting hood
Circulated
inert gas
The heat passes into the coils through their outer edges, so that these areas are always hotter
than the inner windings, especially during heating up. The heat treatment causes the organic
residues of the emulsion to partly burn off; partly a distillation process takes place. Products of
the reactions taking place are CO/CO2, H2, FeOx and CH4. The strip is heated to recrystallisation
temperature, and annealed at about 700 o C resulting in complete recrystallisation
of the cold rolled steel. For cooling the coils, the heating hood is removed. The
cooling effect can be enhanced by spraying water on the protecting hood; by covering it with a
cooling bell and blowing air on it or by using a cooling by-pass system which cools the
protective atmosphere under the protective hood. The time necessary for annealing depends on
the annealing temperature and the weight of the charge and can take 2 to 7 days.
Annealing in this type of furnace is very slow and also the cooling rate is not suitable for certain
steel grades. Therefore an annealing process in a 100 % hydrogen atmosphere was developed
yielding in shorter annealing times and more rapid cooling.
A.2.2.5.2 Continuous Annealing
For continuous annealing the coils are welded together on the entry side of the plant and
subjected to the following process steps:
• Alkaline/electrolytic cleaning of the strips.
• Heating and holding at the required annealing temperature.
• Cooling (slow jet cooling, high gas jet cooling (using cooling rates up to 150 °C/s, hot water
quench (HOWAQ), overaging, roll cooling, final cooling, misting jet cooling).
The continuous annealing is carried out by passing the steel strip through a multi-zone heating
furnace with heating chamber, annealing chamber, cooling zone, tempering zone and a second
cooling zone. The steel is heated to a range between 650 °C and 830 °C and then cooled by gas
jets, gas-water sprays, contact rolls or water quenching, depending on the desired metallurgical
46 Ferrous Metals Processing Industry
Coils
ann_hood.ds4

Part A/Chapter 2
properties. These furnaces are usually fired by gas (direct or indirect) or electrically heated. The
steel can be protected by an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere in parts of the
furnace. The principle operational steps for continuous annealing are shown in Figure A.2-32.
1
2 3
1. Uncoiler
2. Crop shears
3. Welding machine
4. Strip cleaning
5. Looping tower
15
4
14
6. Entry looping car
7. Entry section
8. Dancer roll
9. Furnace
10.Cooling section
5
Ferrous Metals Processing Industry 47
6
13
11. Upper top roll
12. Strip exit
13. Exit looping car
14. Crop shears
15. Coiler
Figure A.2-32: Example of a continuous annealing furnace
[DFIU98]
Continuous annealing gives a shorter processing time (about 10 minutes), less intermediate
storage, uniform mechanical properties and a superior surface cleanliness. Continuous annealing
is more appropriate for the production of higher strength steels. The layout of the furnace
facilitates energy recovery from the exhaust gas.
A.2.2.6 Annealing (II) and Pickling (II) of High Alloy Steel
Degreasing
Prior to the final annealing process, degreasing of the strip may be required to remove any
contaminants from the steel surface. This can be achieved using an alkali based cleaning
systems, which may be incorporated in the entry section of continuous annealing lines.
The steel coil is unwound and passed through a series of tanks containing the cleaning
solutions. Agitation of the solution is usually incorporated to enhance the cleaning. Afterwards
the strip is rinsed with water. De-mineralised water can be used for the final rinsing step.
[EUROFER CR]
Annealing
The process route for final annealing and pickling is dictated by the surface finish required.
Examples of this are EN standard finish ‘2R’ which requires a bright annealing treatment and
surface finish ‘2B’ which requires annealing and pickling.
Bright annealing is generally conducted in an electrically heated or gas fired furnace with a
protective inert atmosphere of nitrogen and/or hydrogen. Both batch annealing and continuous
7
8
11
10
9
12

Part A/Chapter 2
annealing may be used. Degreasing of the steel surface is required to prevent surface
discolouration.
Material with a ‘2B’ surface finish is generally processed on continuous annealing and pickling
lines. The furnace design and operation is generally similar to that for the annealing of hot band
material described above. The steel is unwound and passed through one or more furnaces,
which are usually gas fired. Annealing takes place in an oxygen rich atmosphere. This is
necessary to ensure that the scale generated in the furnace is of a composition that is readily
removable by the downstream chemical pickling processes.
Pickling
Unlike the descaling of hot band material described above, mechanical descaling techniques
cannot be employed to assist in the removal of this scale due to the surface damage which
would result for the final cold rolled strip. Therefore only chemical pickling is applied. This is
done in the same manner as described above for hot band pickling.
Scale of high alloy steel, due to the presence of oxides of alloying elements, cannot always be
removed in just a single acid descaling step. Additional treatment or pre-treatment processes
may be necessary. These may include scale removal by an initial electrolytic descaling process
(using e.g. sodium sulfate) installed prior to the mixed acid section. Generally these facilities
operate with neutral salts or acids as the electrolyte. It is appropriate to consider the electrolytic
process as a pre-pickling system as satisfactory descaling cannot be achieved with this section
alone. However the length of mixed acid section required (and hence the acid consumption and
environmental impacts) is considerably reduced. Furthermore the combination of electrolytic
and mixed acid can provide an improved surface finish. [EUROFER CR], [Com2 CR]
A.2.2.7 Tempering of Cold Rolled Strip
A.2.2.7.1 Low Alloy and Alloy Steel
After annealing the surface finish and mechanical properties of the steel are modified in line
with the customer requirements. This is done by temper rolling which consists of subjecting the
strip to a light rolling pass with a thickness reduction between 0.3 and 2 %. Before tempering
the strip temperature must be less than 50 °C.
Temper rolling is carried out in the temper mill which comprises typically one or two four-high
stands, although two-high or six-high stands are also possible. For tin plate production two four
high stands is common. The rolls for these stands have an extremely precise surface finish in
order to control the final roughness of the strip in line with the end use of the finished product.
Tempering also improves strip flatness.
To avoid residues from the rolling process remaining on the strip cleaning agents, (a wet temper
rolling agent), can be used during tempering. The rolls may also be brushed with mechanical
polishing equipment and an associated extraction system. [EUROFER CR]
A.2.2.7.2 High Alloy Steel
Similar to the process route for carbon steels temper rolling or skin pass rolling is completed in
order to attain the desired surface finish on the steel. This cold rolling treatment, comprising a
minimal reduction in gauge (up to 2 %) is generally performed dry without application of oil for
cooling. The temper mill usually comprises a single two or four high stand with precision
ground rolls.
48 Ferrous Metals Processing Industry

A.2.2.8 Finishing
Part A/Chapter 2
Finishing comprises slitting into coils of different width strip and transversal shearing to obtain
sheet. Additional steps such as straightening, sampling, oiling and marking are also completed.
In general the techniques used are similar for both low alloy and high alloy steels, however
oiling is not required for stainless steels.
The finishing process comprises the following operations:
• Dimensional control (width, thickness and length).
• Inspection for surface defects and their removal.
• Sampling to determine the mechanical and technological properties, the strip roughness
structure and the content of residue of particles from roll wear and carbon on the strip
surface (statistical sampling).
• Trimming the coils to exact width.
• Straightening the strips to optimum flatness.
• Oiling the strips with electrostatic oiling machines or with oiling machines equipped with
sprays or rolls oiling machines (anticorrosive oils or prelubes).
• Marking the finished products with coil number, production date, etc.
• Welding of different smaller coils to bigger coils.
In the finishing shops the coil weights used for maximising productivity are cut into the coil
weights ordered by the customers. Defective coil parts are eliminated or if necessary, the
material is subjected to additional treatment for removal of the defects. This can include
additional annealing, temper rolling or straightening. [EUROFER CR]
Strip grinding
Grinding of the steel surface may be used to generate a uniform surface quality as well as
rectifying defects. The strip is usually decoiled on dedicated process lines, sprayed with oil and
ground with belts of varying surface roughness. Mineral oil is generally used for this process
and filtration circuits employed to separate the swarf generated during grinding.
[EUROFER CR]
Packing
The material, now in its final form, is usually packed ready for despatch to the customer. The
packaging is designed to ensure that no damage occurs either during storage or transport to the
end user. Control measures also have to be taken to prevent damage from mechanical and
climatic sources. In addition the lifting and transport equipment in the production plant should
also be designed and operated to minimize damage to the steel. After finishing, packing of the
individual items ordered by the customers is done. The packing materials used includes: steel
bands, paper, plastic, wood, seaworthy packing, special packing. [EUROFER CR]
A.2.2.9 Roll Shop
The activities generally consist of the dismantling of the chocks, the grinding of the rolls, the
texturing of the work rolls and the reassembling of the rolls.
To satisfy the required strip tolerances and surface standards the rolls must be regularly
reground. During this grinding operation the rolls are usually cooled and lubricated with a
grinding emulsion. The spent emulsion can be recirculated and filtered, but partial replacement
is required periodically. In addition, used oil and grinding sludge are produced which require
disposal.
Ferrous Metals Processing Industry 49

Part A/Chapter 2
The principal roll texturing systems used include:
• SBT (Shot Blast Texturing): This is a mechanical application of the texture onto the roll
using grit blasting.
• EDT (Electron Discharge Texturing): The work rolls are textured by spark generation in an
oil bath.
• EBT (Electron Beam Texturing): In this system the roll is placed in a vacuum chamber and
the texture is applied by means of an electron beam gun.
• Laser Tex (Laser Texturing): The roll is textured to predetermined roughness by Laser gun.
• Pretex (Premium Texturing): The roll is textured by a rough electrolytical chromium
plating. The chromium plating process is fully enclosed and fitted with an exhaust gas
system using a wet scrubber. The whole process operates without an effluent discharge,
because of the evaporative losses [EUROFER CR].
A.2.2.10 Water and Process Baths Management in Cold Rolling Mills
Water is used in cold rolling mills to clean the surface of rolling stock, for preparation of
pickling and degreasing baths, for rinsing and for cooling. Pickling and related processes
(rinsing, gas cleaning operations, acid regeneration) cause acidic waste water streams. In case
that degreasing is part of the processing also alkaline waste water arises.
For cooling and lubrication water/oil emulsions are used in the rolling sections, which gives rise
to oil and suspended solid loaded waste water streams. Generally, emulsion and degreasing
solutions are recycled to the process in closed loops. Water used for indirect cooling is also
operated in closed loop circuits. (Classifications and definitions for water circuits are in analogy
to those used in hot rolling, refer to Chapter A.2.1.15)
A.2.2.10.1 Emulsion System
In cold rolling mills normally emulsion cycles, as shown in Figure A.2-33 are installed. To
maintain these loops the circulated liquids have to be treated and conditioned by emulsion
settling and cooling. Measures to maintain the quality of the emulsion and to extend the lifetime
are described in Chapter 4.
COLD ROLLING
STANDS
Rolling Oil
EMULSION SETTLING,
COOLING &
RECIRCULATION
Electrical Energy
Acid, Alkali, Salt, Polyelectrolyte
Fresh
Water
FRESH EMULSION
PREPARATION
+DIRECT
APPLICATION
USED EMULSION
SPLITTING
Cleaned
Water
Figure A.2-33: General emulsion flow
[EUROFER CR]
Cooling Water
Oil Sludge
50 Ferrous Metals Processing Industry

A.2.2.10.2 Degreasing Solution System
Part A/Chapter 2
In degreasing solutions systems (see Figure A.2-34) the re-circulation of the solution is enabled
by removing oil and other contamination, e.g. by magnetic filtering or ultrafiltration. Cleaning
measures are described in Chapter 4.
ELECTROLYTIC
DEGREASING
before
CONTIN. ANNEALING
Degreaser
Electrical Energy
'Acid, Alkali, Flocculant, Polyelectrolyte
Fresh FRESH SOLUTION
MAGNETIC FILTERING,
ULTRAFILTRATION
& RECIRCULATION
of
ALKALINE WASTE Cleaned
Water PREPARATION
DEGREASING SOLUTION
WATER TREATMENT Water
Figure A.2-34: Degreasing solution flow (continuous annealing line)
[EUROFER CR]
A.2.2.10.3 Cooling Water Systems
Oil Sludge
In cold rolling mills, cooling water is required to dissipate excessive heat from the rolling
process (rolling energy) and from the annealing furnaces (heating energy). The rolling energy is
mainly transferred via the emulsion and/or the emulsion cooler and partly via the lubricant and
hydraulic cooler to the cooling water. The main cooling water consumers are:
• Emulsion cooling for tandem line.
• Skin pass mill stand installed downstream to batch annealing plant.
• Continuous annealing plant with skin pass mill stand.
• Cooling of transformers and motors.
• Oil lubrication facilities.
The thermally loaded cooling water is recooled with industrial water in plate heat exchangers, if
adequate water supplies are available, or by evaporation in cooling towers. Recooling in heat
exchangers offers the advantage that considerable amounts of chemicals for cooling water (such
as corrosion inhibitors, hardness stabilisers, dispersants and biocides) can be saved and are not
discharged into the sewage system. The cooling water circuits are treated with corrosion
inhibitors, but discharge of a partial flow with a high salt content is not necessary with these
closed circuits. For cooling tower circuits, in contrast, regular discharge of partial flows to a
sewage system is required to counteract salt concentration resulting from evaporation.
Moreover, the formation of water vapour (industrial snow), associated with cooling towers and
sometimes a problem in some areas in Europe, is avoided.
In principle both the use of recooling and evaporative cooling towers are viable system for use
and the choice of system will depend on location and other site specific issues. In some
countries taxes are levied on abstraction and discharging water which can affect the choice of
system used. [Com2 CR]
Figure A.2-35, Figure A.2-36 and Figure A.2-37 show examples of cooling water cycles.
Ferrous Metals Processing Industry 51

Part A/Chapter 2
River Water HEAT EXCHANGER
TANDEM MILL:
Gear Oil Cooling
Hydraulics Cooling
Motor Cooling
Emulsion Cooling
TEMPER PASS MILL
SLITTING & CUTTING LINE
INSPECTION LINES
ROLL GRINDING MACHINES
TRANSPORT UNIT Hydraulics
Corrosion Inhibitor AIR CONDITIONING:
Main Control Room
Soft Water Electric Rooms
Figure A.2-35: Cooling water system for a cold mill
[EUROFER CR]
River Water
Industrial Water
HEAT EXCHANGER
Figure A.2-36: Cooling water system for HCl-pickling and batch annealing
[EUROFER CR]
HCl-PICKLING LINE:
BATCH ANNEALING
River Water HEAT EXCHANGER
CONTIN. ANNEALING LINE:
Inlet Side
Welding Machine
Precleaning
Furnace
Air Conditioning
Corrosion Inhibitor Tempering Mill
Demin Water Outlet Side
Figure A.2-37: Cooling water system for a continuous annealing line
[EUROFER CR]
52 Ferrous Metals Processing Industry

A.2.2.10.4 Waste Water Treatment
Part A/Chapter 2
Waste water from cold rolling operations, which cannot be regenerated or used elsewhere in the
production line, has to be treated prior to discharge.
Acidic waste water from rinsing or acid regeneration is usually treated by neutralisation with
agents, such as calcium hydroxide or sodium hydroxide. The dissolved metal ions are
precipitated as hydroxides and then separated by sedimentation techniques including
clarification or filtration. Flocculants are sometimes used to assist the process. The sludge is dewatered,
e.g. by filter presses, to reduce the final volume of sludge.
Where electrolytic chemical pre-pickling processes are used additional effluent treatment steps
may be required. Typically these can incorporate chromium (VI) reduction processes using
sodium bisulphite or iron (II) compounds.
Alkaline waste water streams may be neutralised using HCl, filtered and then discharged.
Spent coolants/lubricants (emulsions) are treated by emulsion breaking, either done thermal,
chemical, mechanical or physical, followed by a separation of water and oily phase
A.2.2.11 Waste and By-product Management in Cold Rolling Mills
Cold rolling gives rise to solid residues, such as scrap (cleaning rags, cleaning paper), sludges
from the waste water treatment plants, remainder of packing material and dust.
Scrap is recycled in the works for steel production. The oil-containing sludges from the waste
water treatment plants may be used in blast furnaces.
Acid regeneration sludges can be recycled in steel plants (EAF and blast furnace) or given to
external recycling firms for the production of iron oxides.
The iron sulphate-heptahydrate from the sulphuric acid regeneration plant can be used:
- For the production of complex iron-cyan salts.
- As flocculation agents in waste water treatment plants.
- For the production of gas adsorption mass.
- As chemical amelioration agent.
- For the production of iron oxide pigments, and
- For the production of sulphuric acid [Com D].
The iron oxide from the hydrochloride acid regeneration can be used in several industries as
high quality input, e.g.:
- As input for the production of ferromagnetic materials.
- As input for the production of iron powder, or
- As input for the production of construction material, pigments, glass and ceramics [Com D].
Sludges from oil recovery are externally used, either by incineration or for oil recuperation in
specially dedicated plants.
Only a small part of the sludges from waste water treatment is internally recycled, the vast
majority of is landfilled.
Oily wastes (oil, emulsion, greases) arising are internally or externally used by incineration.
Ferrous Metals Processing Industry 53

Part A/Chapter 2
A.2.3 WIRE PLANTS
A.2.3.1 Wire Drawing Process Overview
Wire drawing is a process in which wire rods/wires are reduced in size by drawing them
through cone-shaped openings of a smaller cross section, so called dies. The input usually is
wire rod of diameters raging from 5.5 to 16 mm obtained from hot rolling mills in form of coils.
A typical wire drawing process line comprises the following steps:
• Pre-treatment of the wire rod (mechanical descaling, pickling).
• Dry or wet drawing (usually several drafts with decreasing die sizes).
● Heat treatment (continuous-/discontinuos annealing, patenting, oil hardening).
• Finishing.
Wire is manufactured in different grades of steel: low carbon steel with carbon content of up to
0.25 %, high carbon steel with a carbon content of over 0.25 %, stainless and other alloy steel.
Non-alloy steel wire can be uncoated or coated with zinc, copper, brass, tin, nickel, chrome,
plastic or varnish. Wire is send in coil form to further processing, like coating and
manufacturing of finished products (e.g. cable, mesh, barbed wire, wire fencing, grill, springs,
nails). [Bekaert94], [Pan97]
raw material
wire rod preparation
dry drawing
recristallisation
or annealing, depending
on mechanical properties
galvanization *
* galvanization is dealt with in Part B of this BREF
chemical pickling
further internal or external processing
54 Ferrous Metals Processing Industry
rinsing
put soap carrier
heat treat in lead bath
water quench bath
Figure A.2-38: Production of low carbon galvanized wire
[Bekaert98]
wire rod storage
drawing machine
pickling in line
flux bath
zinc bath
cooling
rinsing
evt. waxing
mechanical descaling
pot or bell annealing

aw material
wire rod preparation
dry drawing
patenting
galvanization *
* galvanization is dealt with in Part B of this BREF
chemical pickling
further internal or external processing
Part A/Chapter 2
Ferrous Metals Processing Industry 55
rinsing
put soap carrier
Figure A.2-39: Production of high carbon galvanized wire
[Bekaert98]
wire rod storage
drawing machine
heat treat in oven
heat treat in lead bath
water quench bath
pickling in line
rinsing
flux bath
zinc bath
cooling
mechanical descaling
Because of the huge variety of wire products, many different processing schemes exist, dictated
by wire diameter and required mechanical and other quality specifications. The process schemes
shown in Figure A.2-38 and Figure A.2-39 cover the majority of galvanized wire that is
produced in Europe (and worldwide). A fraction is sold as such; a fraction is processed further
by wet drawing or by processes that fall out of the scope of the BREF, such as welding,
electroplating, weaving, cabling, bunching, painting, plastic coating, cutting to length, etc.
A.2.3.2 Wire Rod Preparation
Air-cooling after rolling produces an iron oxide-layer (scale) on the wire rod surface. This layer
is very hard, brittle and not deformable and must therefore be removed before any further
processing can take place. In most cases, this is done by the wire industry. For stainless steel
however, this is typically done by the steel mill.
Two techniques for descaling wire rods are applied: mechanical descaling and chemical
pickling. Some categories of end products can only be produced from mechanically descaled
wire at a reduced drawing speed (needing more drawing machine capacity, meaning higher
investment costs). The decision on the descaling technique is therefore done by each individual
plant, based on product qualities and economical considerations.

Part A/Chapter 2
A.2.3.2.1 Mechanical Descaling of Wire Rod
In the most common mechanical descaling method applied: wire bending, the wire is bend to
cause the brittle scale to peel off. Other descaling techniques, like sanding, brushing or shot
blasting, are used as a finishing step after wire bending to remove loose scale or are used as
stand-alone techniques.
Batch shot blasting is a common technique for mechanical descaling of heavy diameter wire rod
(e.g. used for cold heading applications). However mechanical descaling is generally done in a
continuous way.
Depending on the finish of the wire rod and the quality requirements of the product, descaling
by reverse bending is completed or possibly replaced by an abrasive method such as sanding,
brushing, shot blasting or stream descaling. By combining reverse bending with one of these
auxiliary methods, complete removal of the oxide layer can be achieved, reaching a similar
surface cleanliness as with chemical pickling. [Com2 BG]
Compared to chemical pickling of wire rod, mechanical descaling has the advantage that one
production step is eliminated as the descaling unit is normally coupled directly to the drawing
machine. On the other hand, it is difficult to obtain the same level of drawability with
mechanical descaling. [CET-BAT]
A.2.3.2.2 Chemical Descaling (Pickling) of Wire Rod
In chemical descaling the mill scale is removed by dissolving in acid. Acids used are:
• Sulphuric or hydrochloric acid for low carbon wire.
• Hydrochloric acid for high carbon wire.
Pickling is mostly done in a batch process. Each roll of wire rod is immersed in the acid bath.
The acid slowly dissolves the oxide layer by transforming it into iron chlorides or sulphates.
When pickling in HCl an H2-inhibitor is used to suppress the reaction: 2 HCl + Fe -> FeCl2 + H2
and reduce the unwanted loss of iron.
After pickling the wire rod coils are rinsed in water. This is usually done in cascade rinsing (e.g.
rinsing 3 times) to yield maximum rinsing efficiency and minimum water consumption.
[Bekaert94], [Bekaert98]
A.2.3.2.3 Application of Soap (Lubricant) Carrier
In some cases, soap carrier is applied to enhance the adhesion of the lubricant to the wire. A
wide range of soap carriers is available. Selection is made on economical basis and on required
properties in downstream processes. Traditional soap carriers include lime, borax and Znphosphate.
Modern soap carriers are typically mixtures of soluble salts, e.g. sodium and
potassium sulphate, chloride, borax, phosphate or silicate. They are adapted to a particular soap
and a particular drawing situation.
Soap carrier is applied before drawing by dipping the wire in a watery soap carrier solution.
This can be done in a batch process, usually associated with chemical descaling, or continuous
in association with mechanical descaling.
56 Ferrous Metals Processing Industry

A.2.3.3 Drawing
A.2.3.3.1 Dry Drawing of Wire
Part A/Chapter 2
Dry drawing is typically used to draw wire rod (> 5.5 mm) to a product diameter of 1 - 2 mm
and some times even lower. The diameter of wire is reduced by passing it through a series of
dies with diminishing diameter. Before entering the dies, the wire is passed through a dry
lubricant. In most cases, soap-based lubricants are used with the soap formulation depending on
choice of fats from which the soap is produced, choice of fillers or choice of additives. In
exceptional cases (e.g. special steels, wire with special metal coatings) other lubricants like
pastes or oils can be used.
The drawing operation heats both (wire and drawing die) through friction of the wire. Cooling
is done indirectly, by cooling the capstans in contact with the wire with water.
Wet Drawing of Wire
Wet drawing is typically used to draw wire with an intermediate product diameter of 1 - 2 mm
to final diameter. The wire is also passed through a series of dies with diminishing diameter, but
wire, dies and capstans are immersed in a lubricant liquid that provides lubrication and cooling.
Typically, soap or oil emulsions (for some applications plain oil) are used. The heat resulting
from drawing operation is taken up by the lubricant, which is cooled indirectly with water.
A.2.3.4 Heat Treatment of Wire
Heat treatment of wire has different goals. Therefore different types of heat treatment are
available depending on the type of steel (low carbon / high carbon / stainless) and the final use
(desired ductility and strength). Heat treatment also thermally removes soap and lubricant
residues.
A considerable percentage of the output of the wire industry does not need any heat-treatment.
The heavy deformation of the metal crystal structure caused by drawing is mostly a positive
property, as it increases the hardness and the strength of the wire in the axial direction.
A.2.3.4.1 Batch Annealing of Low Carbon Steel Wire
Drawing profoundly deforms the shape of the metal crystals of the wire. Annealing is one of the
different methods to re-obtain a suited crystal shape. Batch annealing, typically used for low
carbon steel wire to obtain a very soft and ductile end product, is done in bell or pot furnaces.
Batch annealing is done by putting coils of drawn wire in chambers (called "pots" or "bells"),
filled with a protective gas. The protective gas is either neutral or reducing. The most common
protective gasses are nitrogen, hydrogen, nitrogen/hydrogen mixtures and partly oxidized
natural gas (or similar fuel). The chambers are heated from outside, typically by gas or fuel.
The warming up from room to peak temperature (roughly 700 °C) takes several hours; also
cooling down again takes several hours. In order to keep an over-pressure in the "pots" or
"bells", a fraction of the protective gas is continuously purged.
In some cases, the wire is oiled immediately after annealing.
Ferrous Metals Processing Industry 57

Part A/Chapter 2
A.2.3.4.2 Continuous (In-Line) Annealing of Low Carbon Steel Wire
Continuous annealing or strand-annealing has a similar goal as batch annealing: restore a suited
crystal texture to the steel in the wire after drawing. But the desired crystal shape and metal
properties are different from those that are desired when batch-annealing is applied. Continuous
annealing is a typical heat treatment method for low carbon products.
Strand-annealing is a fast continuous process. The wire is heated up to the recrystallisation
temperature (500 - 700 °C), is kept at this temperature for a few seconds, and is cooled down
again by quenching in a water bath.
A typical line is equipped for 15 - 50 wires and is characterised by a particular v x d (wire speed
x wire diameter). This means that wires of different diameters can be processed together at the
same line, but the higher the diameter of a wire, the lower its speed. Modern lines have a v x d
of 100 - 200 m/min x mm (in other words, a 1 mm wire is processed at speeds of 100 - 200
m/min). For specialities, lines with a few or only one wire and/or operating at a lower v x d, are
used. Strand-annealing is often combined in one production line with other unit processes e.g.
with hot-dip coating.
Commonly the wire is heated by passing through a molten lead bath. A fast heat-up is essential
for strand–annealing. Due to a very high heat transfer coefficient of lead (3000 W/m 2 .K)
equilibrium between wire and lead-bath temperature is reached after a few seconds. Other
methods such as an oven or inductive heating are alternatives, only in some niches e.g. one-wire
lines, lines operating at low speed or lines designed to run with only one diameter at a time.
After the heat-treatment, the wire is generally quenched in water. This can be followed by inline
pickling with warm or cold HCl to remove oxides which also partly dissolves the
potentially dragged lead. Other acids or electrolytically assisted pickling can be used as well.
Pickling is followed by a rinsing cascade. At some plants, pickling is done as the first operation
of the next process step. Often pickling is omitted after heat treatment under protective
atmosphere.
A.2.3.4.3 Continuous (In-Line) Annealing of Stainless Steel Wire
Stainless and high alloyed steel wire is continuously annealed to obtain suited metal crystal
properties for (further) drawing operations. For stainless steel, the heat-treatment is done under
a protective gas atmosphere. If no protective atmosphere would be used, the stainless steel wire
would be oxidized; removal of these oxides would require pickling with special acids such as
HNO3, HNO3/HF,... (cfr. production of stainless steel strip). The temperature profile used,
varies with the type -content of Ni, Cr or other alloying elements- of stainless steel that is
processed (700 – 1100 o C).
The wire is passed through tubes or a muffle, under a protective gas. The purge of protective
gas is similar to what is described for batch-annealing. The first part of the tubes or muffle is
placed in an oven (indirect heating of the wire); the second part is cooled indirectly, e.g. by
cooling with water. The heating can be done by electricity (resistance heating, inductive
heating) or by combustion. [CET-BAT]
A.2.3.4.4 Patenting
Patenting is a heat-treatment method typically used for high-carbon and alloyed steel products
to create a special crystal structure, which allows easy further deformation. In contrast to
58 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 2
annealing where iron and iron/carbon compounds tend to be separated, patenting yields a
structure where the carbon is homogeneously distributed in the iron.
Patenting is done by heating the wire to 850 - 1000 °C, then cooling fast to 450 - 600 °C and
keeping the wire for a while a this temperature, and finally quenching in water. Patenting is
usually done continuously and often combined with other unit processes, e.g. hot dip coating.
Heating to 850 - 1000 °C is done in an oven where the wire is in contact with the combustion
gasses. Intermediate cooling and keeping at 450 - 600 °C is done in a lead bath. For small lines
designed for specialities (e.g. fine diameters or mono-wire lines) other heating methods such as
heating under protective gas atmosphere and electric ovens can be used. For the patenting of
thick diameters, sometimes a molten salt bath is used.
In the fuel fired oven, a slight substoichiometric mixture is used in the burners. In this way, all
O2 is excluded from the oven atmosphere, in order to minimize the formation of iron oxides at
the wire surface. Excessive formation of iron oxide leads to high losses of wire material and to
excessive consumption of pickling acid, and leads to excessive dragout of lead.
Final cooling is done by quenching in a water bath followed by the same procedure as in
continuous annealing.
A.2.3.4.5 Oil Hardening and Tempering (Oil Tempering)
Oil hardening and tempering creates a special crystal structure in the steel with a high
percentage of martensite, resulting in increased hardness and wear resistance combined with
good thoughness. First, the wire is heated to 850 – 1000 o C, followed by rapid cooling.
Heating is typically done under protective atmosphere using electricity (radiation, inductive
heating) or combustion. The purge of protective gas is similar to what is described for batchannealing.
Quenching is traditionally done in oil, but also other quenching media can be used
such as water or water with additions. (Note: although it is not unusual to quench in other
media than oil, the normal way of referring to this process step is still oil-hardening).
Oil-hardening is always followed by a tempering or stress-relieving step, in order to remove the
stresses caused by the extremely fast cooling. This is done by heating the wire again to 300 -
500 °C. Typically a normal oven is used, with electrical heating or direct heating with a typical
combustion gas, but also inductive heating can be used.
A.2.3.4.6 Stress-relieving
The goal of stress-relieving is to remove internal stresses in the wire caused by a previous
processing steps, without changing the shape and structure of the steel crystal. The internal
stresses can be caused by deformation (mechanical stresses) or by fast cooling (thermal
stresses). Stress-relieving as a stand-alone heat-treatment step is a typical process step for the
production of PC-strand (wire for prestressed concrete).
Stress-relieving can be done at various temperatures (200 - 500 °C), dependent on the desired
characteristics of the final product. Typically a normal oven is used, with electrical heating or
direct heating with a typical combustion gas, but also inductive heating can be used. After
stress-relieving, the wire is cooled relatively slowly in air or water. [CET-BAT]
Ferrous Metals Processing Industry 59

Part A/Chapter 2
A.2.3.5 In-line Pickling
In-line pickling is a typical operation after heat-treatment and/or before hot-dip coating of wire.
It is used to clean the wire and to remove metal oxides. The wire is passed continuously through
one or more acid baths. The most common acid is HCl, but other acids can be used. The
pickling takes place in a very short time (a few seconds), therefore the acid is often heated
and/or used in concentrated form. After pickling the wire is rinsed in water.
Finishing of wire includes the application of metallic or non-metallic coatings. Galvanizing of
wire is covered in Part B of this BREF. In-line pickling will also be dealt with in detail in Part B
of the BREF.
60 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 3
A.3 PRESENT CONSUMPTION AND EMISSION LEVELS
FOR HOT AND COLD FORMING
A.3.1 Hot Rolling Mills
A.3.1.1 Mass Stream Overview
Slabs/Blooms
Billets/Ingots
Energy
Miscellaneous
Natural or Plant Gas (BOF,
BF, COG)
Fuel Oil
Electricity
Steam
Oxygen
Water
By-products and
Waste
Air Emissions
Ferrous Metals Processing Industry 61
Oil
Hot Rolling Mill
Surface rectification Re-heating Rolling
Finishing Wastewater Treatment Roll Shop
Waste Water
Cooling Water
Process Water
Waste Heat (steam, hot water)
Noise
Figure A.3-1: Input/output overview for hot rolling mills
Grease/Oil
Rolling Oil
Miscellaneous
Suspended Solids
Oil, Grease
Water Treatment Sludge
Oxycutting & scarfing slags
Filter Dust
Furnace Scale
Mill Scale/Mill Scale Sludge
Steel Scrap
Refractory
Detergents
Flocculating Agents
Biocides
Corrosion Inhibitors
Refractories
Hot Rolled
Product
Particulates
NOx SO2 CO/CO2 The subsequent chapters present specific input and consumption data, as well as specific output
and emission data for individual operational steps associated with the manufacture of hot rolled
products.
VOC

Part A/Chapter 3
A.3.1.2 Surface Rectification and Conditioning of Input
The consumption of fuel (natural gas, liquefied petroleum or plant gases) and oxygen for
scarfing depends on the dimensions of the rolling stock. Variations of 20 % in consumption and
emissions are possible when the e.g. thickness of a slab is increased from 200 mm to 250 mm.
Typical consumption for automatic scarfing of billets was reported as 5 m 3 oxygen/t and 25 MJ
(propane)/t steel processed. No data available on water consumption for scarfing or on the
amount of waste water, which is generally discharged to the rolling mill or continuous casting
water treatment plant and is reused in the mill water system. [EUROFER HR]
During scarfing wet, corrosive fumes with high proportions of sub-micron particles (size range
from 0.5 to 250 microns) are generated. Samples of this fume, taken at the electrostatic
precipitator inlet, showed concentrations of 60 mg /m 3 for CO, 35 mg /m 3 for NOx and a range
of 230 - 3000 mg /m 3 for dust. [HMIP]
Scarfing:
Input / Consumption Level
Energy n.a.
Oxygen n.a.
Water n.a.
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Dust 1 1 - 80 2 g/t 5 – 115 3 mg/m 3
Filter dust
1.5 - 3.25 2 kg/t
NOx 7
CO 7
n.a.
approx. 35 mg/m
n.a.
approx. 60
3
mg/m 3
Scale n.a.
Waste water no discharge, reused in
mill water system
Grinding:
Input / Consumption Level
Energy no representative data available
Water no representative data available
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Dust: 4
mild steel
< 30 - 100 5, 6 mg/m 3
stainless steel n.a. < 50 5 mg/m 3
Swarf n.a.
Noise
Scarfing, grinding and shot blasting:
n.a.
Scale (dry material) < 0.2 - 35 2 1
Dust emitted in cleaned waste gas
kg/t
2 Source of data: [EC Study]
3 Resulting range from the sources [SIDMAR], [CITEPA] and [EUROFER HR]
4 [CITEPA] reports 1 - 10 mg/m 3 without distinction of mild and stainless steel
5 Source of data [EUROFER HR]
6 Examples, abatement: fabric filter, V= 2.5 and 7 Nm 3 /s
7 [Com HR]
Table A.3.1: Consumption and emission levels for surface preparation
62 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 3
The dust generated by scarfing contains mainly iron oxides with some trace alloying elements
present in steel. Dust emission factors vary significantly, depending on whether scarfing is done
automatic (30 - 60 g/t) or manual (3 g/t). [CITEPA]
Samples of the composition of emitted dust from scarfing show the following metal contents:
Cr 0.5 - 10 g/kg, Ni 1 - 5 g/kg, Mn 5 - 20 g/kg, Pb 1.7 - 2.3 g/kg, Cu 7.5 - 8.6 g/kg. [EC Study]
For dust collected from grinding and shot blasting of stainless steel following contents were
found: Cr 3 - 100 g/kg, Ni 6 - 20 g/kg, Mn 4 - 10 g/kg. [EC Study]
A.3.1.3 Reheating and Heat Treatment Furnaces
Energy consumption
Integrated steel plants try to valorise as much as possible the gases arising within the works for
internal use. Hence blast furnace gas, coke oven gas, BOF gas, natural gas and a lot of different
combinations of these gases (so-called mixed gases) are used in continuous furnaces. The
energy consumption of the furnaces depends on several parameters such as:
• The furnace design (pusher-type, walking beam, etc.).
• Throughput and shift patterns (operating time) [Com UK].
• The designed length of the recuperation zone in the furnace.
• The burner design.
• The use of recuperators or of a regenerating system.
• The production capacity of the furnace.
• The heating zone arrangement.
• The charging temperature of the stock.
• The heating and discharging temperature.
• The accuracy of the thermal regulation, and.
• The degree of insulation of the furnace [EUROFER HR].
Figure A.3-2 shows the energy balance of a typical reheating furnace in form of a sankey
diagram, only half of the energy input is heat to reheat the steel.
Dust (particulates)
Because of the nature of the fuel used (BFG previously dedusted, NG no dust) dust emissions
are low. Some data reported show an average of 13 g dust/ tonne rolled steel and a median of
8 g/t. The highest emission values correspond to the use of fuel oil. [EUROFER HR], [EC
Study]
NOx
The NOx emission level depends mostly on the type of the fuel and on the burner type and
design, e.g. ceiling burners emit less NOx than front or lateral burners. The use of recuperators
or of a regenerative system increases the thermal efficiency of the furnace, but can lead also to a
higher NOx concentration (up to 3500 mg/Nm 3 ). In some countries a higher NOx level is
allowed for higher air preheat temperatures. In conventional burners, high flame temperatures
result in high NOx emission levels. Typical value for the NOx level is 500 mg/Nm³ (natural gas,
3 % O2, combustion air at ambient temperature). The preheating of the combustion air (with
recuperative or regenerative systems) can increase the NOx level exponentially. [EUROFER
HR]
SO2
The SO2 emission level depends on the S-content in the available fuel. Reported SO2 emissions
in dependence on fuel type show a difference in the SO2 emission levels between natural gas,
works arising gas and fuel oil. Average values are 9.7 g SO2/t for natural gas, 452 g SO2/t for
Ferrous Metals Processing Industry 63

Part A/Chapter 3
plant gas (mixed coke oven and blast furnace gas) and 803 g SO2/t for fuel oil.
[EUROFER HR], [EC Study]
Scale
The amount of scale generated in the reheating furnaces depends on discharge temperature,
material, combustion air regulation, type of fuel, furnace type and throughput time. A clear
differentiation between furnace- and mill scale is difficult as the reheated material is descaled in
the mill area and both types of scale are collected together. The typical range for furnace scale is
0.07 to 15 kg/t. [EUROFER HR], [Com I], [Com2 HR]
Light-up
0.03 GJ/t
Shell
0.06 GJ/t
Stored in refractory
0.05 GJ/t
Radiation 0.01 GJ/t
Water Cooling
0.15 GJ/t
Fuel input
1.55 GJ/t
FURNACE
Steel
0.80 GJ/t
Combustion air
0.24 GJ/t
Waste gas
0.45 GJ/t
Figure A.3-2: Sankey diagram for a typical reheat furnace as reported in [StTimes 6/93]
64 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 3
Energy:
Input / Consumption Level
1.1 - 2.2 6,10 GJ/t
Cooling water
closed loop
(for components of the re-heating furnace)
recycled completely
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Dust 1 1 - 10 6, 8 g/t 4 - 20 6 mg/Nm 3
NOx 2,3
80 - 360 6 g/t
Conventional burners 2 - 600 4 g/t
Low-NOx burner 150 - 500 4 g/t
Regenerative burner 1000 - 4000 4 g/t
200 - 700 6 mg/Nm 3
250 11 - 900 5 mg/Nm 3
SO2 3 0.3 - 600 6, 9 g/t 0.6 - 1300 6 mg/Nm 3
CO 5 - 850 5, 7 g/t
Hydrocarbon ( for BFG + NG firing) 0 - 5 5, 7 g/t
Furnace scale
Reversing, 4-high-Mills
Hot Strip Mills
Blooming/Billet/ Heavy Section Mills
Light/Medium Bar and Section Mills
Wire Rod Mills
0.5 - 18 4
0.1 - 11 4
0.5 - 47 4
1 - 30 4
0.3 - 20 4
400 - 800 5 mg/Nm 3
100 - 170 5 mg/Nm 3
Waste refractory
1 [CITEPA] reports 200 - 1400 g of dust/t for continuous and 100 g/t for soaking pits with fuel oil firing, cautionary
note: may not be representative.
2 [EC Study] reports an average of 383 g/t for low-NOx burners, 1690 g/t for regenerative burners and 228 g/t for
conventional burners.
3 [CITEPA] reports 5 - 10 g/t for a mixture of blast furnace gas and natural gas, cautionary note: may not be
Ferrous Metals Processing Industry 65
kg/t
kg/t
kg/t
kg/t
kg/t
representative.
4
Source of data [EC Study]
5
Reference [CITEPA]
6
Source of data [EUROFER HR]
7
Cautionary note: may not be representative
8
[DFIU98] reports 0.2 - 30 g/t
9
[DFIU98] reports 0.02 - 900 g/t
10
[ETSU-G76] reports typical energy consumption 2.0 – 3.0 GJ/t, scattering from 0.7 – 6.5 GJ/t
11 [Input-HR-1]
12 [Vercaemst 30.3] reported 2.2 – 63 mg/Nm 3
Table A.3.2: Consumption and emission levels for reheating/heat treatment furnaces
A.3.1.4 Descaling
Waste
Mill scale from descaling operations, after the reheating furnace and in-between rolling passes,
consists mainly of iron oxides, like FeO and Fe3O4. The exact composition varies, depending on
the steel grade rolled and the rolling process, but the iron content is usually about 70 % (on an

Part A/Chapter 3
oil and moisture free basis). Chemical analysis of mill scales show an average hydrocarbon
content of 4.6 % with a scattering range of 0.5 - 8.7 %. High hydrocarbon content may limit
recycling. [EC Study] Reported compositions of mill scale sludge show ranges of 25 – 65 % for
solids, 30 – 60 % water and 2 – 15 % for oil. [STuE-114-1]
Due to the use of lubrication oil and grease during rolling, mill scale is contaminated. Oil
contents depend on process operation, technical equipment and, especially, on the quality of
maintenance. Another factor influencing the oil content of mill scale is particle size. The very
fine particle portion of mill scale (referred to as mill scale sludge) consists of particles smaller
than 63 µm, which tend to adsorb oil. [DFIU98]
The typical range of scale generated is reported as 12.7 - 16 kg/t for oil-free scale and 1.9 - 3.5
kg/t for oily scale. [EUROFER HR]
Waste water
The process water used for descaling directly after the furnace is usually oil-free. The process
water used for descaling within the hot rolling section mostly contains oil due to losses and due
to the contact with the rolling equipment. The two waste water streams are usually mixed,
resulting in one oil containing, scale loaded waste water stream. The coarse share of the scale
load can be removed in settling tanks and, due to relatively low oil contents, be recycled to the
metallurgical process.
Water:
Cogging train
before finishing train
after finishing train
Input / Consumption Level
66 Ferrous Metals Processing Industry
n.a.
n.a.
n.a.
m 3 /t
m 3 /t
m 3 /t
0.1 - 0.12 1
0.05 - 0.06 1
0.03 - 0.04 1
Energy n.a.
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste water n.a. m 3 /t
Containing scale and oil n.a.
m 3 /s
m 3 /s
m 3 /s
Oil free scale 3 :
Reversing, 4-high-Mills 1.6 - 23 2
kg/t
Hot Strip Mills 10 -20 2
kg/t
Blooming/Billet/Heavy Profile Mills 9 - 38 2
kg/t
Light/Medium Bar and Section Mills 3 - 60 2
kg/t
Wire Rod Mills 5 - 20 2
Oily scale
kg/t
3 :
Reversing, 4-high-Mills 1 - 36 2
kg/t
Hot Strip Mills 2.7 - 30 2
kg/t
Blooming/Billet Mills 0.4 - 28 2
kg/t
Light/Medium Bar and Section Mills 0.5 - 20 2
kg/t
Wire Rod Mills 0 - 20 2
1
Source [DFIU98]
2
Source [EC Study]
kg/t
3
Austria reported: Coarse scale 20 – 30 kg/t for flat products, 5 – 10 kg/t for long products, scale sludge (fine scale)
from finishing group 3 – 15 kg/t [Com A]
Table A.3.3: Consumption and emission levels for descaling

A.3.1.5 Hot Rolling
Part A/Chapter 3
The energy demand for the motor-driven rolls depends on the degree of deformation,
temperature of the work piece and material hardness. Energy is used in form of electricity.
Water consumption and water discharge depend on how the water flow is designed (water
management). Water discharge close to 0 m 3 /t can be achieved by closed circuits. Semi-closed
circuits have discharge rates of typically up to 11 m 3 /t maximum, whereas open systems (oncethrough)
will lead typically to 11 - 22 m 3 /t.
Emissions to air are dust, originating from the mill stands and for strip products from coil
handling lines. Fugitive oil emissions originate from the mill stands (work roll lubrication). The
quantity of dust emissions from hot rolling depends largely on the rolling speed and the product
surface area.
Input / Consumption Level
Rolling and lubrication oil
Water
2, 3
1 - 15.5 m 3 Energy:
/t
Deformation energy 72 – 140 2, 4 kWh/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Particulates (oxides, dust)
Mill stands: 2 - 40 1
g/t 2 - 50 2 mg/m 3
Coil handling lines ≈ 50 2 mg/m 3
Filter dust (collected from rolling stands) 100 – 7 600 1
g/t
Fugitive oil emissions 5
negligible
Waste water: (containing suspended solids,
oil…)
0.8 -15.3 2 m 3 Sludge from waste water treatment
/t
Metallic by-products: Crops, rolling rejections,
cuttings, etc.
70 – 150 6
1
Source of data [EC Study]
2
Source of data [EUROFER HR]
3 3
[EC Study] reports up to 22 m /t
4
Upper end of range reported by [Com I]
kg/t
5
Generated inside the mill bay, remarkable in near vicinity of emission source only and from that not significant for
releases to air [EUROFER HR]
6
Source [Com A]
Table A.3.4: Consumption and emission levels for hot rolling
A.3.1.6 Roll Shop
�No data available.
A.3.1.7 Oil, Grease and Hydraulic Oil Flow
Oil and greases used for lubrication and hydraulic oil result in oil-bearing waste water and
waste. Large parts of the oil/grease input are carried out of the system by the product, by mill
scale, by the waste water or by emission to air. An estimated 300 g/t flat products and an
estimated 100 - 800 g/t long products is emitted as hydrocarbon to air due to evaporation, e.g.
Ferrous Metals Processing Industry 67

Part A/Chapter 3
when in contact with the hot metal surface. Figure A.3-3 shows an example of oil and grease
flow in a steel mill. [DFIU 96]
Input (100 %):
Oil
Grease
Hydraulic oil
6 %
3 %
2 %
7 %
6 %
on product
on mill scale
losses during transport
and storage
leackage losses,
piping, filling cleaning
losses due to evaporation,
burn-off
in waste and sludge
in wastewater
collected or skimmed
Miscellanious
5 %
(treated lubricants)
intermediate storage
sinter plant
disposal
68 Ferrous Metals Processing Industry
6 %
5 %
12 %
39 %
wastewater
treatment
used-oil
treatment
Figure A.3-3: Oily material balance of a typical steel mill as repoted in [DFIU 96]
fuel
18 %
8 %
1 %
discharge
sludge
treatment

A.3.1.8 Hot Rolling Mill Waste Water Treatment Plant
Part A/Chapter 3
Kind and amount of input depends mainly on the design of the water treatment plant and water
treatment measures applied, e.g. application of flocculate agents or acids. Quality of water input
and the specific water consumption also have an influence.
Waste water from scale removal and flume flushing contains, apart form coarse scale,
suspended solids and emulsified oil. Large amounts of water are used for roll and material
cooling, which also contain oil and suspended solids. The solid concentrations range from 120
to 2000 mg/l (others report 50 to 1000 mg/l [DFIU98]); oil contents from 10 to 200 mg/l
depending on the mill type. [EC Haskoning]
The amount of water discharged from hot rolling mills is reported to range from 0 to 22 m 3 /t
including once-through cooling units. When once-through cooling units are excluded, the
maximum specific water discharge is up to 11 m 3 /t. Once-through cooling systems do not
correspond with 'state of the art'.
Processwater
Flocculating agents
Others
Input / Consumption Level
Discharged water:
Total suspended solids (TSS) 20 - 1065 1
Chemical oxygen demand (COD) 22 - 65
Hydrocarbon content 1 - 3 1
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
g/t 5 - 100 1, 3 mg/l
Ferrous Metals Processing Industry 69
1, 5
g/t 18 - 43 1, 4 mg/l
g/t 0.2 - 10 1 mg/l
Cu 0.009 - 0.26 2, 6 mg/l
Zn
0.004 - 0.35 2 mg/l
Cd
< 0.05 6 mg/l
Al 0.04 - 0.14 2 mg/l
Pb < 0.1 2, 6 mg/l
Cr < 0.18 6 mg/
Cr 6+
0.01 mg/l
Mn 0.04 - 0.26 2 mg/l
Fe 0.3 - 2.0 2 mg/l
Ni 0.01 - 2.0 2, 6 mg/l
Hg < 0.01 mg/l
Free chlorine 0.1 - 0.5 2 Other parameters:
mg/l
pH-value 7 -8.5 1
Temperature 11 - 30 o C 1
Water treatment sludge
1
Source of data [EUROFER HR]
2
Source of data [HMIP]
3
[EC Study] reports an extreme of figure of 200 mg/l
4
[EC Study] reports normal range up to 80 mg/l, with two extreme figures: 200 and 450 mg/l
5
[EC Study] reported data are as high as 300, 800 g/t and more
6
Source of data [EC Study]
Table A.3.5: Consumption and emission levels of the water treatment plant

Part A/Chapter 3
A.3.1.9 Waste and Recycling
In addition to the information on waste generation for the individual sub-process, Table A.3.6
presents an overview of the waste generated in total by hot rolling operations and of the
utilisation potentials. The reference base of the hot rolling mill as a whole was chosen, because
a clear distinction of waste sources and attribution of waste amounts to individual processing
steps is impossible in a number of cases.
Kind of waste or Average Reported Waste
by-product/Source Specific Mass
[kg/t]
1
[t]
(steel production) 2
Utilization Percentage 2
Recycle in-plant 95.9
Externally used 4
Scale
(from scarfing, grinding, 3.5
77900
3.4
shot blasting)
(22 Mt) Landfill 0.7
Recycle in-plant 37.6
Externally used 4
13.4
Externally used 5
Sold
9.7
5 Re-heating
scale
furnace 4
128000
(44.7 Mt)
Landfill
29.0
10.3
Recycle in-plant 74.8
Externally used 4
3.6
Externally used 5
15.1
Sold 5 Oil-free millscale
14.1
517000
(36.8 Mt)
2.9
Landfill 3.6
Recycle in-plant 81.6
Externally used 4
1.6
Externally used 5
Sold
1.5
5 Oily millscale
11.2
692800
(61.7 Mt)
9.7
Landfill 5.6
Recycle in-plant 94.8
Externally used 5
Dust and sludges from air
cleaning devices,
0.23
2363
0.8
Flat products
(10.2 Mt) Landfill 4.4
Recycle in-plant 16.8
Externally used 4
Dust and sludges from air
cleaning devices,
0.71
2492
24.5
Long products
(3.5 Mt) Landfill 58.7
Recycle in-plant 7.7
Externally used 6
25.3
Sold 5
Waste water treatment 3.4
161000
sludges
(11 Mt)
7.6
Landfill 59.4
Recycle 6.0
Externally used 7
7.7
Sold 5 Dismantled refractories 0.5
21900
(46 Mt)
13.8
Landfill 72.5
Note: data based on [EC Study]; figures given on dry weight-basis
1
Submitted as an answer to a questionnaire activity of the EU.
2
Steel production of the companies that provided information on utilisation.
3
Percentage refers to reported mass/ answered questionnaires.
4
Reported by non-integrated plants, recycling in other steel making plants
5
No indication on further use
6
About a quarter is being recycled in other steel plants
7
Principally in refractory plants
Table A.3.6: Waste generated in hot rolling mills and utilisation rates
70 Ferrous Metals Processing Industry

A.3.1.10 Noise Issues in Hot Rolling
Part A/Chapter 3
Excessive noise from hot rolling is primarily an internal occupational health issue, with
precautions normally taken to protect employees where it is not practicable to prevent or reduce
the noise at source. In some instances, depending on the location of the process (for example
close to a residential area) and the noise characteristics (intermittent, impact and/or high
frequency noise is more often a source of complaint than continuous low frequency noise) there
can be cause for concern off-site, although this depends on the background noise level and other
noise sources nearby.
The most significant sources of noise in the hot rolling process are associated with product
handling. Other sources, such as high pressure descaling, reheat furnace induced draft fans and
hot/cold sawing can also be significant. The main issues with product handling are associated
with impact noise from large diameter pipes and movement of heavy plates, for example.
Section mill cooling banks can also be a source of high levels of noise as products are moved
during cooling. High pressure descaling (in some cases greater than 250 bar) is another
intermittent noise source. Reheat furnace induced draught fans operate continuously but can be
variable speed and therefore will cause noise of varying frequency and noise level. Long
products, such as sections or rail, are cut to length, on or off line, by either hot or cold saws.
High frequency noise is generated by the cutting action/friction. This can be both intermittent
and high frequency. The absolute noise levels (in decibel) are equipment/plant specific but can
be in excess of 85 dBA.
In terms of product handling, the main method for reducing noise is to devise operating
procedures to minimize the amount of contact between products and material handling
equipment such as cooling bank skids. Most other sources of noise are normally within
buildings and the noise level is moderated to an acceptable level. In the event of specific local
problems, additional measures such as local enclosure and/or building insulation may be
required, but these can be extremely expensive and are not normally considered to be necessary.
A.3.1.11 Commissioning and Decommissioning
The environmental effects of commissioning or the decommissioning in hot rolling mills are
generally not important. Some facilities are available (e.g. N2 purge in reheat furnaces) to assure
safety during commissioning or decommissioning or to permit the installations to be
maintained.
Ferrous Metals Processing Industry 71

A.3.2 Cold Rolling Mills
A.3.2.1 Mass Stream Overview
Hot Rolled
Coil/Bars
By-products from
Regeneration
( Iron oxide, iron sulphate)
Energy
Water
Natural Gas
Plant Gas
Electrical
Steam
Oil
Cold Rolling Mill
Pickling Rolling Annealing Tempering Finishing
Acid Regeneration Wastewater Treatment Roll Shop
Sludges
By-products
and Waste
Miscellaneous Noise
Cooling Water
Process Water
Waste heat
Oil/Grease
Rolling Oil
Waste Water
Miscellaneous
Air Emissions
Filter Dust
Scrap
Scale/Scale Dust
Packaging material
Suspended Solids
Oil, Grease
Part A/Chapter 3
Cold Rolled
Product
Particulates
Ferrous Metals Processing Industry 73
Acid
Liquid
Waste
Figure A.3-4: Input/output overview for cold rolling mills
Hydrochloric acid
Sulphuric Acid
Mixed Acid
Degreasing Agents
Inert Gas (H2, N2) Lime, NaOH,
Ammonia, Urea
Hydrogen Peroxide
Flocculating Agents
Biocides
Corrosion Inhibitors
Spent Pickle Bath
Acidic Rinse Water
Spent Degreasing Bath
Spent Emulsion
Pickle Tank Sludge
Emulsion Treatment Sludge
Water Treatment Sludge
Scale Sludge
NOx SO2 CO/CO 2
VOC
Acid Aerosol
HF
Alkaline Aerosols
Oil Mist
The subsequent chapters present specific input and consumption data, as well as specific output
and emission data for individual operational steps associated with cold rolling activities.

Part A/Chapter 3
A.3.2.2 Pickling of Low Alloy, Alloy and High Alloy Steel
Hydrochloric, sulphuric and, for stainless steel, a mixture of nitric and hydrofluoric acid are
used as pickling agents. Acid consumption varies obviously depending on whether acid is
regenerated or not. It also depends on the specific surface area pickled and the thickness of the
oxide layer. [EUROFER CR]
Consumption of anticorrosive oil depends on the percentage of oiled products, on the type of
oiling machine used (electrostatic oiling or spraying nozzles) and on the oil weight required by
the customer. [EUROFER CR]
Energy is required in form of steam for heating the pickling bath, as electrical energy for drives,
pumps etc. and as caloric energy (natural gas or LPG) for the regeneration process (HCl). Some
plants do not regenerate the acid or subcontract the regeneration, which in both cases can result
in lower energy consumption. However for these plants all the fresh acid has to be heated to
working temperature. [EUROFER CR]
Additionally, for high alloy steel processing, shot (for the shot blast machine) is needed for hot
band mechanical descaling. For NOx reduction measures either hydrogen peroxide is needed to
be added to the pickling bath to suppress the formation of NOx during pickling or ammonia or
urea is required for SCR installations. [EUROFER CR]
Water is used for rinsing after pickling and to prepare the pickling baths. Three kinds of process
water are created during pickling. These comprise water used for rinsing, spent pickle baths and
others (like water from the fume absorbers of the pickling tank exhaust system and flushing
water from plant cleaning). The main volume of waste water derives from rinsing, whereas the
main load of contamination comes from the continuous or batch exchange of pickle baths.
[EUROFER CR]
A primary aim should be to reduce waste water volume and minimize contaminant loading of
the waste streams by optimisation of the pickling process. The waste water volume can be
reduced by acid regeneration and recycling. Some plants sell spent pickle acid for external use,
e.g. in water treatment. Acidic waste water, e.g. from the rinsing section or the fume scrubbers,
which cannot be used in other processes of the installation have to be treated/neutralised prior to
release. Neutralisation, however, requires the use of additional chemicals, like lime, NaOH or
polyelectrolyte.
Scrap, scale dusts and pickle tank sludge arise during pickling operations. From acid
regeneration 0.05 to 15 kg sludges (ref. dry material) per tonne of steel arise, with an average of
4.2 kg/t. The sludges have an iron content of 55 - 66 % and, in case of stainless steel processing,
5 - 10 % Cr and 3 - 5 % Ni. [EC Study]
By-products generated by acid regeneration are iron oxides or iron sulphate. The average iron
oxide yield from regeneration is 5.5 kg/t. The Fe2O3 content of the by-products is usually
> 99 % with low concentrations of other metals, such as Al < 0.1 %; Pb, Cu < 0.03 %; Cr,
Ni < 0.02 % and Zn < 0.01 %. Chloride contents range from 0.1 to 0.2 %.
Iron sulphate production ranges from 2.5 to 25 kg/t with an average of 17 kg/t. Less than 0.1 %
of the production is reported to be landfilled as the product can be sold to external usage,
including water treatment and chemical industries. [EC Study]
Emissions to air generated by pickling depend partly on the acid used for pickling. They are:
• Acid-fumes from the pickling tanks (HCl, H2SO4), emitted from the outlet chimney of the
pickling tank fume exhaust absorber and from the exhaust gas chimney of the acid
regeneration plant.
• In case of mixed acid pickling: NOx, HF.
74 Ferrous Metals Processing Industry

• Dust, NOx, SOx, H2SO4, HCl from the regeneration plant.
• Gaseous emissions from storage facilities [EUROFER CR].
Part A/Chapter 3
When pre-descaling is applied for stainless steel grades is carried out by electrolytic pickling
with sodium sulfate, chromium containing waste waters and wastes (sludges) may arise.
Many modern pickling lines are operated in association with regeneration plants. Therefore
some of the consumption and emission data presented for the individual pickling processes in
the following chapters include the regeneration process. A distinction was made where possible.
Detailed consumption and emission data for the regeneration plant and the exhaust gas cleaning
from pickling tanks are given in the corresponding chapters for techniques to be considered in
determination of Best Available Techniques.
A.3.2.2.1 Hydrochloric Acid Pickling Line and Regeneration Plant
Regeneration of the pickle liquor is done on- or off site. Figure A.3-5 shows the material flow
for a HCl pickling line in conjunction with acid regeneration.
Exhaust Gas
Fume Exhaust
Absorber
Pickling Loss
Iron Scale Fe2O3 + Fe
Drag Out Drag Out
Pickling Section Fresh Acid Rinsing Section
FeCl2 + HCl + H2O Rinsing
Waste Acid
Fe (Scrap)
Precipitation
HCl + H2O Regen. Acid
Wastewater
Waste Gas
Lime Neutralisation
Ca(OH) 2
Regeneration 2 HCl + FeCl 2 + 2 Ca(OH) 2 ->
Iron Oxide Gas, Air Fe(OH) 2 + 2 CaCl 2 + 2 H 2O
Fresh Water
External or internal operations Sludge
Air Fe(OH) 3
Chemical Reactions during HCl-Pickling
FeO + 2 HCl -> FeCl 2 + H 2O
Fe 2O 3 + 6 HCl -> 2 FeCl 3 + 3 H 2O
Fe3O4 + 8 HCl -> 2 FeCl3 + FeCl2 + 4 H2O Fe + 2 HCl -> FeCl2 + H2 FeCl3 + ½ H2 -> FeCl2 + HCl
Fe2O3 + Fe + 6 HCl -> 3 FeCl2 + 3 H2O 2 FeCl2 + 2 H2O + ½ O2 -> Fe2O3 + 4 HCl
HCl + NaOH -> NaCl + H2O FeCl2 + 2 NaOH -> 2 NaCl + Fe(OH) 2
2Fe(OH) 2 + ½ O2 + H2O -> 2 Fe(OH) 3
Figure A.3-5: Flow sheet for HCl pickling and acid regeneration
[EUROFER CR]
½ O2 + H2O Oxidation
Precipitation
Pickling Ca 2+ , Cl - Pickling
, H2O Pickling
Pickling
Cleaned Water
Pickling Permanent T°C
Pickling automatic control Flow Acidity pH.
Regeneration Turbidity
Neutralisation Point of regulatory
Neutralisation control by the national
Oxidation and regional authorities
Ferrous Metals Processing Industry 75

Part A/Chapter 3
Hot rolled strip
Pickling agent:
Input / Consumption Level
1.01 - 1.05 t/t
HCl (33 %) with regeneration
0.7 - 0.9 1
kg/t
HCl (33 %) without regeneration 12 - 17.5 kg/t
Anticorrosive oils 0.1 - 0.2 kg/t
Energy: Steam for bath heating 0.03 - 0.07 GJ/t
Electrical energy
0.015 - 0.08
Caloric energy 0.04 - 0.1 GJ/t
Industrial + demineralised water 0.02 - 0.13 m 3 /t
Cooling water 0.5 - 0.8 m 3 Output / Emission Level
/t
Specific Emission Concentration
Waste gas 35 - 100 m 3 /t
Waste air
50 - 400 m 3 /t
Exhaust gas from acid regeneration
24 - 38 m 3 /t
(Dust, SO2, NOx, CO/CO2, HCl, Cl)
Exhaust gas from pickling tanks
Dust 2
HCl 3
25 - 400 m
n.a.
0.258
3 /t
< 5 - 20
g/t 1 - 30
HCl (20 %) recycled 23 - 40 kg/t
Waste water 4
Spent pickle liquor
0.025 - 0.07 m 3 /t
Sludge cake
Pickling tank sludge
Oil contaminated waste
0.043 - 1.2 kg/t
Iron oxide (Fe2O3) 4 - 12 5 Scale dust( collected by dedusting system)
kg/t
Strip head/tail scrap 30 kg/t
Notes: Source of data [EUROFER CR]; Production: 300000 - 2500000 t/a
1
Germany reported fresh HCl consumption as low as 0.01 kg/t for closed circuit pickling line [Com D]
2
[EUROFER CR] reports 10 – 20 mg/Nm³ , [Corus 31.8] reports < 5 mg/Nm³ .
3 3 3
[EUROFER CR] reports emission levels of 10 – 20 mg/m , [EC Study] 1 - 145 mg/m and 2 - 16 g/t and [EPA-
453] achieved levels of 2.7 – 3.5 mg/m 3. , [EUROFER 6.9] reports upper level of 30 mg/Nm³ when including
continuous measurements.
4
In some cases no acid regeneration, but free acid reduction with scrap, FeCl2 (used bath): 19.4 kg/t is sold for
external use
5 Source: [EC Study]
Table A.3.7: Consumption and emission levels for HCl pickling plants (incl. regeneration)
76 Ferrous Metals Processing Industry
GJ/t
mg/m 3
mg/m 3
The acid rinsing water from the pickling plant can be used as wash water for gas scrubbers and
as process water in the regeneration plant. In case acidic water is not or partially not reused as
process water, it is neutralised with lime or NaOH in the neutralisation plant prior to discharge.
The sludge is de-watered in filter presses and then disposed of. Input and output of
neutralisation, sedimentation and filtration, as well as the concentration of pollutants discharged
are given in Table A.3.8.
Although acidic waste water from gas scrubbing and other acidic waste water are often
neutralised and the sludge is being disposed of, there are processes which allow a recycling of
these waste water streams. For hydrochloric acid pickling the possibility of a virtually waste
water free operation was reported. [Com D]

Input / Consumption Level
Raw Waste water 0.025 - 0.07 m 3 /t
Ca(OH)2 (95 %) 0.272 - 0.525 kg/t
Polyelectrolyte 0.22 g/t
Air 0.259 kg/t
Energy (electrical) 1 MJ/t
Output / Emission Level
Sludge Cake
Specific Emission
0.043 - 1.2 kg/t
Waste water
Suspended solids
Fe total
Note: source of data [EUROFER CR]
1
Reduction rate based on mass flow of constituent
0.025 - 0.07
2.86
0.114
Part A/Chapter 3
Table A.3.8: Consumption and emission levels for waste water treatment in HCl-pickling plants
Ferrous Metals Processing Industry 77
m 3 /t
g/t
g/t
A.3.2.2.2 Sulphuric Acid Pickling Line and Regeneration Plant
Exhaust Gas
Pickling Loss
Iron Scale Drag Out Drag Out
Fe2O3 + Fe Pickling Fresh Acid Rinsing
Section Section Fresh Water
FeSO 4 + H 2SO 4 + H 2O H 2SO 4 + H 2O Rinsing Waste Water
Waste Acid Regen. Acid
Iron Sulphate
Cooling Water
Regeneration Vacuum
Exhaust Gas Lime Neutralisation
Ca(OH) 2
Condenser H 2SO 4 + FeSO 4 + 2 Ca(OH) 2 ->
Fe(OH) 2 + 2 CaSO 4 + 4 H 2O
Sludge
Cooling Water Air Fe(OH) 3 + CaSO4solid O2 + H2O Oxidation
Precipitation
Chemical Reactions during H2SO4-Pickling FeO + H2SO4 -> FeSO4 + H2O Fe2O3 + 6 H2SO4 -> 2 Fe(SO4) 3 + 3 H2O Ca 2+ Fe3O4 + 4 H2SO4 -> 2 Fe(SO4) 3 + FeSO4 + 4 H2O Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2 2-
, SO4 , H2O
Fe(SO4) 3 + 2 H2 -> FeSO4 + 2 H2SO4 Fe2O3 + Fe + 3 H2SO4 -> 3 FeSO4 + 3 H2O Cleaned Water
H2SO4 + Ca(OH) 2 -> CaSO4 + 2 H2O FeSO4 + Ca(OH) 2 -> CaSO4 + Fe(OH) 2
2Fe(OH) 2 + ½ O2 + H2O -> 2 Fe(OH) 3
Figure A.3-6: Flow sheet for H2SO4 pickling and regeneration
[EUROFER CR]

Part A/Chapter 3
Regeneration of the pickle liquor is done on- or off site. Figure A.3-6 shows the material flow
for a H2SO4 pickling line with acid regeneration.
Input / Consumption Level
Hot rolled strip 1.03 - 1.06 t/t
Pickling agent: 96 % sulphuric acid 7 - 10 kg/t
Cooling water 3.84 m 3 /t
Anticorrosive oils 1
0.15 - 0.3 kg/t
Energy:
caloric/steam for bath heating 0.05 - 0.1 GJ/t
electrical energy for drives
Output / Emission Level
0.02 - 0.05 GJ/t
Specific Emission Concentration
FeSO4-heptahydrate (from regeneration) 26 - 30 kg/t
Recycled acid (H2SO4 20 %) 0 - 10 kg/t
Waste gas 100 - 150 m 3 /t
Exhaust gas from pickling tanks
50 - 110 m
H2SO4 0.05 - 0.1
SO2 0.4 - 1
3 /t
g/t
g/t
Exhaust gas from acid regeneration (SO2, H2SO4) 70 - 90 m 3 /t
Waste water 0.2 - 0.5 m 3 /t
Oil contaminated waste 4 - 8 E - 5 m 3 /t
Sludge cake 3
Scale dust (collected by dedusting system)
0.06 - 0.2 kg/t
Scrap (from trimming and head/tail ends of coil) 37 - 45 kg/t
Note: Source of data [EUROFER CR]; Production: 900000 - 1500000 t/a
1
sometimes rolling oil
2 waste = dust + sludge
1- 2
8 - 20
Table A.3.9: Consumption and emission levels for H2SO4 pickling plants (incl. regeneration)
mg/m 3
mg/m 3
In case that cooling water from the condenser (acid regeneration) and acidic rinsing water from
the pickling plant have to be discharged, they are generally neutralised with lime or NaOH. The
sludge is dewatered in filter presses and disposed of. Input and output of neutralisation,
sedimentation and filtration, as well as the concentration of pollutants discharged are given in
Table A.3.10.
Input / Consumption Level
Raw Waste water 0.315 m 3 /t
Ca(OH)2
kg/t
Polyelectrolyte g/t
Air kg/t
Energy (electrical) 1 MJ/t
Output / Emission Level
Sludge cake
Specific Emission
kg/t
Waste water:
0.315 m
Suspended solids
Fe total
16 - 20
0.3 - 0.5
3 /t
g/t
g/t
Note: Source of data [EUROFER CR]
1
Reduction rate based on mass flow of constituent
Table A.3.10: Consumption and emission levels for waste water treatment in H2SO4 pickling plants
78 Ferrous Metals Processing Industry

A.3.2.2.3 Mixed (HNO3-HF) Acid Pickling Line and Acid Recovery
Part A/Chapter 3
Figure A.3-7 shows the material flow for a mixed acid pickling in conjunction with acid
recovery.
Strip
H 2SO 4
Ca(OH) 2
Neutral salt, electrolytic Rinsing HNO 3 / HF Rinsing Drying
Clarification
Chromate
detoxification
Neutralisation
Chromate
detoxification
NaHSO 3 H 2SO 4
NaHSO 3
H 2O H 2O
Regeneration
Ca(OH) 2
Neutralisation
Ca(OH) 2
Continuous
neutralisation
Clarification
Filtration Thickening
Clear water
Evacuation
Figure A.3-7: Flow sheet for stainless steel pickling with HNO3-HF acid (incl. recovery)
[DFIU98]
Absorption
Nitrite
detoxification
Ferrous Metals Processing Industry 79
NaOH
NaOCl
Clear water
flowstai.ds4

Part A/Chapter 3
Annealed strip
Shot 1
Input / Consumption Level
1.5 - 3 kg/t
Nitric acid (HNO3 70 %) 3 - 10 kg/t
Hydrofluoric acid (HF 70 %) 2.5 - 7.5 kg/t
Hydrogen peroxide (H2O2 35 %) 3 -10 kg/t
Water
Energy: steam (acid heating) 0.1 - 0.3 GJ/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Metal oxide and /or scale particles, shot
fragments
Exhaust gas from mechanical descaling
Scale
Spent pickle bath/ mixed acid
Sludge
Acid treatment sludge
Exhaust gas from pickle plant: a
Dust
350 - 450
10 - 20
80 Ferrous Metals Processing Industry
m 3 /t
g/t
< 1 – 25 2
mg/Nm³
HF 0.2 - 3.4 g/t 0.2 – 17
NOx,
SO2
3 - 4000
1
g/t
g/t
3
mg/m
3 - (∼1000)
1 - 10
3
mg/m 3
mg/m 3
Waste water 4 1.0 - 9.0 m 3 Water from neutralisation
(metals, suspended solids)
Gaseous emissions from storage
Note: source of data [EUROFER CR], except a: [EC Study]
1
Shot blasting is only used for hot band (pickling I)
/t
2
15 – 25 mg/Nm³ source [EUROFER CR]; < 1 – 4.5 mg/Nm³ source [FIN 28.3]
3 3
reported range from [EUROFER CR] 350 – 600 mg/Nm with application of hydrogen peroxide injection and
pickling tank fume exhaust absorber
4
Discharged to effluent treatment
Table A.3.11: Consumption and emission levels for mixed acid pickling and recovery
A.3.2.3 Cold Rolling
A.3.2.3.1 Low Alloy
Tandem Mill
Rolling oil (including additives as required) and demineralised water or equivalent water are
used to prepare the rolling emulsion. Basic oils are usually naphthenic and paraffinic mineral oil
fractions or vegetable fatty oils. To create a oil-in-water emulsion, anionic and nonionic
emulsifier are added. The oil concentration in the emulsion can range from 1 to 25 %. To reduce
friction and wear mineral oils are substituted by synthetic products, containing additional
corrosion inhibitors, anti-foam agents and agents to prevent biological degradation Usual
cooling/lubricant consumption is between 1800 and 3000 m 3 /h.
Energy is required in mill stands, emulsion-, hydraulics- and oil management for drives, fans,
pumps etc.. The consumption of electrical energy is related to the steel grade rolled, the total
reduction and the final gauge of the cold rolled product. Additionally, energy in form of steam

Part A/Chapter 3
maybe needed for heating of the emulsion (if required). Oil consumption depends on the
average final gauge of the cold rolled product.
Cold rolling activities result in the generation waste water which is treated in emulsion splitting
plants. Effluents may contain oil and suspended solids. Oil and oil sludge from emulsion
splitting plants or exhaust air absorber from mill stand are generated. Also particulate emissions
can occur (roll wear or iron dust), which are collected by de-dusting systems.
Pickled steel strip
Input / Consumption Level
1.002 - 1.032 t/t
Cooling water 5 - 6.5
(0.5) 2
m 3 /t
m 3 /t
(River water, soft water, NaOH, inhibitor)
for cooling water system
Industrial + demineralised water 0.014 - 0.04 m 3 /t
Rolling oil 1
Other oils (hydaulic, Morgoil…)
Energy:
0.3 - 2.0 kg/t
Steam 0.01 - 0.03 GJ/t
Electrical 0.2 - 0.3 GJ/t
Caloric 0.001 - 0.036 GJ/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Cooling water 5 - 6.5
(0.5) 2
m 3 /t
m 3 /t
Waste water 0.003 - 0.015 m 3 /t
Waste air 1800 - 2000 m 3 /t
Emissions to air: Dust
96 g/t 10 - 50 mg/m
Hydrocarbons
7 g/t 5 - 20
3
mg/m 3
Oil a
0.6 - (∼ 150) 3 g/t 0.1 - 15 (34)
∅ 19.7 g/t
4
Oil contaminated waste (disposed) 0.2 g/t
Emulsion (internally recycled) 5000 - 13200 kg/t
Sludge cake 0.9 -1.5 kg/t
Note: Source of data [EUROFER CR], except: a [EC Study]; Production: 1600000 - 3100000 t/a
1
Consumption of rolling oil in the pickling line is also considered
2 Circulating water
3 from diagram [EC Study]
4 one extreme figure
Table A.3.12: Consumption and emission levels from tandem mills with emulsion system
mg/m 3
Ferrous Metals Processing Industry 81

Part A/Chapter 3
Reversing Mill
Input / Consumption Level
Pickled steel strip 1.002 t/t
Cooling water 3.2 - 3.5 m 3 /t
Industrial + demineralised water 0.02 - 0.06 m 3 /t
Rolling Oil 0.1 - 0.11 kg/t
Energy:
Electrical 240 - 245 MJ/t
Caloric 0.023 - 0.024 MJ/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste air 180 - 850 m 3 /t
Emisions to air HC
Oil a
8.4 - 10.1
0.4 - (∼ 150) 1
∅ 10.8
82 Ferrous Metals Processing Industry
g/t
g/t
g/t
Waste water 0.06 - 0.07 m 3 /t
Sludge cake (disposed) 1.9 -2.0 kg/t
Emulsion (internal recycling) 8.5 - 9.0 m 3 /t
Scrap, off-cuts, etc
Note: Source of data [EUROFER CR], except a [EC Study]; Production: 250000 - 550000 t/a
1 from diagram [EC Study]
Table A.3.13: Consumption and emission levels from reversing mills
A.3.2.3.2 High Alloy/Reversing Mill
10 - 12
0.1 - (∼ 6) 1
mg/m 3
mg/m 3
As rolling oil usually mineral oil including additives is used. Energy is used on mill stands and
oil circuits for drives, fans, pumps etc. From cleaning operations oil contaminated filter media
(debris from roll wear, dust and steel strip) is generated. The oil from exhaust filtration system
is recovered. [EUROFER CR]
Input / Consumption Level
Stainless annealed strip 1.01 - 1.03 t/t
Cooling water (recirculating) 20 -35 m 3 /t
Oil (mineral) 1.5 - 6.0 l/t
Oil filtration media 1 - 2 kg/t
Energy: electrical 0.6 - 0.8 GJ/t
Output / Emission Level
Waste air (mill stand exhaust air absorber)
Oil
Oil a
Specific Emission Concentration
3000 - 12000
50 - 80
3 - (∼150) 1
∅ 91.7
m 3 /t
g/t
g/t
g/t
Oil contaminated waste filter media 1.8 - 2.8 kg/t
Waste water (suspended solids, salts of iron
and alloy metals, traces of oil)
Scrap, off-cuts, etc
Note: Source of data [EUROFER CR], except a [EC Study]; Production: 40000 - 150000 t/a
1 from diagram [EC Study]
Table A.3.14: Consumption and emission levels from reversing mills
10 - 20
0.1 - 16
mg/m 3
mg/m 3

A.3.2.4 Annealing of Low Alloy and Alloy Steel
A.3.2.4.1 Batch Annealing
Degreasing / Electrolytic Degreasing
Input / Consumption Level
Alkaline cleaners/detergents:
(caustic soda, soda ash, alkaline silicates, phosphates)
Water
Energy
Output / Emission Level
Waste water:
(containing suspended solids, dissolved metals oil)
Alkaline fume
Table A.3.15: Consumption and emission levels from degreasing
Annealing
Part A/Chapter 3
Electrical energy is required for drives, etc. and heating; mixed gas (coke-oven gas/top gas) for
the HNX-hoods and natural gas or LPG for the hydrogen-high convection hoods. For protective
atmosphere in the furnaces inert gas, typically nitrogen with 3 - 7 %-hydrogen or alternatively
100 %-hydrogen, is needed.
Input / Consumption Level
Cold rolled strip
Energy:
1 - 1.01 t/t
Electrical 0.06 - 0.12 GJ/t
Caloric 0.62 - 0.75 GJ/t
Cooling water 5 - 10 m 3 Inert gas (H2, N2)
/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Cooling water 5 - 10 m 3 /t
Oil containing waste (disposed) 2.04 E -4 m 3 /t
Waste gas 200 - 250 m 3 /t
Emissions to air: a SO2 Rev: (∼0) - (∼2) 1
Cont: (∼0) 1 - 41 2
g/t
g/t
NOx Rev: (∼9) - (∼900) 1
Cont: (∼0.5) - (∼250) 1
g/t
g/t
Note: Source of data [EUROFER CR], except a [EC Study]; Production: 175000 - 1500000 t/a
Rev = Reversing mills, no differentiation batch/continuous annealing
Cont = Continuous mills, no differentiation batch/continuous annealing
1
from diagram [EC Study]
2 one extreme figure: 194.4 g/t
Table A.3.16: Consumption and emission levels from batch annealing
Ferrous Metals Processing Industry 83

Part A/Chapter 3
A.3.2.4.2 Continuous Annealing
Chemicals for alkaline and electrolytic pre-cleaning are needed. Furthermore, wet temper
rolling agents for rough passes and anticorrosive oils are consumed. Usually, natural gas, other
(plant) gases or LPG are used for heating the strip. Electrical energy is used for drives, booster,
overaging zone and finishing). Inert gas (nitrogen with typically about 5 %-hydrogen or
alternatively 100 %-hydrogen) is used for protection of surface oxidation.
Continuous annealing mainly produces waste water (oil, suspended solids, COD) and exhaust
gas from annealing furnaces (NOx, SO2, CO, CO2).
Cold rolled strip
Chemicals for alkaline/
electrolytic pre-cleaning
Energy:
Input / Consumption Level
1.007 - 1.030 t/t
Electrical 0.173 - 0.239 GJ/t
Caloric 0.775 - 1.483 GJ/t
Steam 0.119 GJ/t
Cooling water 23.529 m 3 Inert gas (nitrogen/hydrogen)
Wet temper rolling agent
/t
(for rough pass, electrical sheet)
Anticorrosive oils,
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste gas from annealing furnace: 350 - 400 m 3 /t
Emissions to air: a
Rev: ∼0) - (∼2)
SO2
1
Cont: (∼0) 1 - 41 2
g/t
g/t
NOx Rev: (∼9) - (∼900) 1
Cont: (∼0.5) - (∼250) 1
g/t
g/t
Waste heat (steam, can be recovered) 0.037 - 0.078 GJ/t
Waste water (oil, suspended solids…)
Cooling water
0.118
Sludge cake (disposed)
Scale dust
Oil sludge from pre-cleaning
0.018 - 0.47 kg/t
Note: source of data [EUROFER CR], except a [EC Study]; Production: 600000 t/a
Rev = Reversing mills, no differentiation batch/continuous annealing
Cont = Continuous mills, no differentiation batch/continuous annealing
1
from diagram [EC Study]
2 one extreme figure: 194.4 g/t
Table A.3.17: Consumption and emission levels from continuous annealing
84 Ferrous Metals Processing Industry

A.3.2.5 Annealing and Pickling of High Alloy Steel
Part A/Chapter 3
Table A.3.18 presents consumption and emission data of continuous furnaces for annealing hot
rolled strip.
Input / Consumption Level
Hot rolled strip 1.01 - 1.02 t/t
Industrial + demineralised water 0.015 – 0.55 m 3 /t
Cooling water 0.15 - 1.1 m 3 /t
Energy:
Electrical 0.3 - 0.4 GJ/t
Caloric (Gas) 1.0 - 1.5 GJ/t
Steam 0.06 - 0.13 MJ/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste gas 550 - 1000 m 3 /t
Emissions to air: a SO2 0 - (∼30) 1 g/t
NOx 0.1 - (∼1500) 1, 2 g/t
Waste water 0.4 - 0.5 m 3 /t
Sludge cake 2.0 - 15.0 kg/t
Note: source of data [EUROFER CR], except a [EC Study]; Production: 56000 - 550000 t/a
1 from diagram [EC Study]
2 one extreme figure: 3820 g/t
Table A.3.18: Consumption and emission levels of continuous annealing furnaces
High alloy steels are mostly treated in combined annealing and pickling lines. The amount of
pickling acid required depends on the strip size (surface, volume) and the thickness of scale
layer. Acid consumption depends also on whether hot band or cold rolled material is processed.
Energy requirements are: natural gas and LPG for annealing furnaces, steam for acid bath
heating and electrical energy for drives, fans, pumps etc
Emissions mainly refer to waste water from neutralisation plants (metals, suspended solids),
exhaust gas from furnaces (combustion products: CO, CO2 NOx), exhaust gas from pickling
plant fume scrubbers (containing NOx HF) and exhaust gas from mechanical descaling
extraction system (dust). [EUROFER CR]
Table A.3.19 gives the consumption and emission from combined pickling and annealing lines.
Ferrous Metals Processing Industry 85

Part A/Chapter 3
Input / Consumption Level
Stainless steel strip (hot band or cold rolled) 1.03 - 1.08 t/t
Shot 1
1.5 - 3 kg/t
Cooling water (recirculated) 10 -20 m 3 /t
Nitric acid (HNO3 70 %) 3 - 10 kg/t
Hydrofluoric acid (HF 70 %) 2.5 - 7.5 kg/t
Hydrogen peroxide (H2O2 35 %)
Compressed air
3 -10 kg/t
Energy 1 : Electrical 0.15 - 0.30 GJ/t
Caloric (NG) 0.7 - 1.8 GJ/t
Steam (acid heating)
Output / Emission Level
0.1 - 0.3 GJ/t
Specific Emission Concentration
Scale/shot dust
Exhaust gas from mechanical descaling/dust 350 - 450 m 3 /t
Waste water discharged to effluent treatment 1.0 - 9.0 m 3 Spent pickle bath/ mixed acid
Exhaust gas from pickle plant fume scrubbers
Exhaust gas:
/t
Emissions to air from furnace: a SO2 0 - (∼30) 2 g/t
NOx 0.1 - (∼1500) 2, 3 Note: Source of data [EUROFER CR]; Production: 30000 - 300000 t/a)
1
Shot blasting is only done on hot band (pickling I)
g/t
2 from diagram [EC Study]
3 one extreme figure: 3820 g/t
Table A.3.19: Consumption and emission levels from Pickling and annealing of high alloy steel
86 Ferrous Metals Processing Industry

A.3.2.6 Tempering (Low alloy/High Alloy)
Part A/Chapter 3
During rolling operation typically a 5 % -solutions of wet temper rolling agents, which may be
nitrite based, are applied. Energy is required in form of hot water and electrical energy for mill
stand, hydraulics, etc.
Input / Consumption Level
Annealed strip 1.01 - 1.03 t/t
Industrial and demineralised water 0.002 - 0.004 m 3 /t
Cooling water 1.0 - 4.0 m 3 /t
Electrical energy 0.02 - 0.15 GJ/t
Tempering fluid concentrate 0.11- 3 kg/t
Anticorrosive oil
Output / Emission Level
0.04 - 0.05 kg/t
Specific Emission Concentration
Waste air 1 - 100 m 3 /t
Waste water 0.002 - 0.004 m 3 /t
Oil contaminated waste 1
6 - 7.5 E -5 m 3 Tempering
/t
2 /cooling fluid
Sludge cake 2
2.0 - 4.0 kg/t
Leakage oil
Note: source of data [EUROFER CR]; Production: 300000 - 1000000 t/a
1 externally disposed
2 internally recycled
Table A.3.20: Consumption and emission levels from tempering
4 - 5 E -5 m 3 /t
A.3.2.7 Finishing (Cutting, Inspection, Packing)
Input / Consumption Level
Cooling water 0.5 - 0.7 m 3 /t
Anticorrosive oil 0.2 - 0.4 kg/t
Signing ink 0.5 - 80 g/t
Film (clear) 80 -90 g/t
Paper (blue) 9 - 80 g/t
VCI paper 1.5 - 1.7 g/t
FLEX-Stripes 0.05 - 0.06 m 2 /t
Wood 950 - 1050 g/t
Electrical energy 0.02 - 0.04 GJ/t
Waste gas Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Oil contaminated waste 1.4 - 1.6 E -4 m 3 /t
Scrap 25 - 40 kg/t
Note: source of data [EUROFER CR]
Table A.3.21: Consumption and emission levels from finishing
Ferrous Metals Processing Industry 87

Part A/Chapter 3
A.3.2.8 Roll Shop
Main input for the roll shop is water and grinding fluid to prepare fresh emulsions. Output
resulting from grinding: spent grinding emulsions and grinding sludge. [EUROFER CR]
Input / Consumption Level
Cooling water (circulating water)
m 3 /t
Grinding emulsion (fresh) 0.4 -80 g/t
Shot grain (SBT) 40 - 50 g/t
Soluble oil concentrate 5 - 6 g/t
Chromium salt (PRETEX) 2 - 3 g/t
Condensate for chromium acid (PRETEX)
Waste gas Output / Emission Level
140 - 160 g/t
Specific Emission Concentration
Waste gas 1
25 - 70 m
Dust
Cr
3 /t
< 1 mg/m
< 0.1
3
mg/m 3
Grinding sludge 0.1 - 0.2 kg/t
Grinding wheel 0.9 - 1.0 g/t
Waste emulsion 0.035 - 0.08 kg/t
Oil contaminated waste 1.5 - 2.0 E -4 m 3 /t
SBT-dust
Note: source of data [EUROFER CR]
1
Chroming installation
40 - 50 g/t
2 Cold rolled strip is used as reference value for specific consumption figures
Table A.3.22: Consumption and emission levels from the roll shop
A.3.2.9 Hydraulic Fluids and Lubricants Management
On several places of the cold rolling mill, hydraulic systems or oiled and greased components
are in operation. These systems are generally placed in oil-tight bunds or pits to prevent the oil
from penetrating into water or soil in case of leakage.
Input / Consumption Level
Cooling water 9.0 - 10 m 3 /t
Demineralized water 0.05 - 0.12 m 3 /t
Grease, oil, hydraulic oil 1.5 - 1.8 kg/t
Rolling oil 0.45 - 2.2 kg/t
Hydraulic + lubrication oils 0.2 - 0.9 kg/t
Energy:
Electrical
0.2 - 0.45 GJ/t
Steam
0.04 - 0.05
Waste gas Output / Emission Level
GJ/t
Specific Emission
Waste (disposed)
Used oil + water + rejects
3.0 - 50 kg/t
Used oil + water
3.2 - 3.5 kg/t
Waste water 0.05 - 0.12 m 3 Note: source of data [EUROFER CR]
/t
Table A.3.23: Consumption and emission levels from hydraulic fluid and lubricant systems
88 Ferrous Metals Processing Industry

A.3.2.10 Cold Rolling Mill Waste Water Treatment Plant
Part A/Chapter 3
The following data refer to water discharge from the cold rolling mill as a whole as available
data often does not distinguish the different sources of waste water.
Specific Waste water
discharge
Waste water discharge
from WW-Treatment
(excl. once -through cooling)
Total Suspended Solids 1
COD 1
Note: Source of data [EC Study]
1 Unit changed from mg/m 3 to mg/l
Continuous C-
Steel
0 - 40
0 - 12
7 - 120
2.7 - 520
19 - 5300
5 - 220
m 3 /t
m 3 /t
mg/l
g/t
mg/l
g/t
Table A.3.24: Waste water discharge from cold rolling mills
Reversing C-Steel Reversing
Stainless Steel
Ferrous Metals Processing Industry 89
0 - 6
(∼0) - 2210
(∼0) - (∼160)
15 - 100
10 - 80
m 3 /t
mg/l
g/t
mg/l
g/t
(∼0) - 35
0 - 60
0 - (∼180)
10 - 2000
10 - 275
m 3 /t
mg/l
g/t
mg/l
g/t

A.3.2.11 Waste and Recycling
Part A/Chapter 3
In addition to the information on waste generation for the individual sub-process, Table A.3.25
presents an overview of the waste generated in total by cold rolling operations and of the
utilisation potentials. The reference base of the hot rolling mill as a whole was chosen, because
a clear distinction of waste sources and attribution of waste amounts to individual processing
steps is impossible in a number of cases.
Kind of waste/Source Average Reported Waste
Specific Mass
[kg/t]
1
[t]
(steel production) 2
Utilization Percentage 3
Recycle in-plant 50.3
Externally used 4 33.7
Sold 5
Oil recovery sludges
1
13150
(14 Mt)
3.6
Landfill 12.4
Recycle in-plant 9.8
6
Externally used 7 9.4
Sold 5 Acid regeneration
sludges
4.2
36200
(8.5 Mt)
46.0
Landfill 35.0
Recycle in-plant 32.5
Externally used
or sold 5
Waste water
treatment sludges
3.3
114000
1
(19.9 Mt)
Landfill 66.5
Recycle in-plant 38.5
Externally used 5 Dry dust from air
cleaning devices
5.4
8200
42
Stainless steel rolling
(1.5 Mt) Landfill 19.5
Oil, emulsion, grease
Recycle 42.8
1.3
17700 Externally 34.4
(8.7 Mt) incineration
Landfill 22.8
Externally used 5 Dismantled
66
refractories
60 Landfill 34
Note: data based on [EC Study]; figures given refer to dry material
1
Submitted as an answer to a questionnaire activity of the EU.
2
Steel production of the companies that provided information on utilisation.
3
Percentage refers to reported mass/ answered questionnaires.
4
56 % incinerated, 44 % oil recuperation in dedicated plant
5 No indication on further use
6 EAF or blast furnace
7 For the production of iron oxides
Table A.3.25: Waste generated in cold rolling mills and utilisation rates
A.3.2.12 Noise Issues in Cold Rolling
�No specific information for cold rolling submitted.
Ferrous Metals Processing Industry 91

A.3.3 Wire Plant
A.3.3.1 Mass Stream Overview
Rod
Energy
Water
Natural Gas or LPG
Electricity
Steam
Lubricant
Solid Waste
Miscellaneous
Process Water
Cooling Water
Acid
Wire Mill
Sludges
Lead
Soap + Additives
Soap Emulsions
Oil Emulsions or Plain Oil
Hydrochloric Acid
Sulfuric Acid
Mixed Acid
Miscellaneous
Descaling Pickling Drawing Heat Treatment
Waste Water
Liquid Waste
Table A.3.26: Input/Output balance for a wire mill
Air Emissions
Part A/Chapter 3
H2 Inhibitors
Soap Carrier
Oil
Protective Gas (H2, N2) Additives for Cooling Water Circuit
Ca(OH) 2 or NaOH (Wastewater Treatment)
Wire
Particulates
NOx, CO/CO2 Suspended Solids
Acid Aerosols
Dissolved Fe
Oil Mist
Traces of Other Metals
Soaps
Spent Pickle Bath
Spent Soap Carrier Bath
Spent Wet Drawing Lubricant
Water Treatment Sludge
FePO4 Sludge
Filter Dust
Scrap
Scale/Scale Dust
Lead Waste
Spent Dry Drawing Lubricant
Ferrous Metals Processing Industry 93

Part A/Chapter 3
The subsequent chapters present input and consumption data, as well as output and emission
data for individual operational steps associated with wire production (wire rod preparation,
drawing, heat treatment process steps). It should be noted that specific consumption and
emission data (expressed per tonne of product) can show huge variations with the wire diameter
produced.
A.3.3.2 Wire Rod Preparation
A.3.3.2.1 Mechanical Descaling of Wire Rod
Mechanical descaling brings about solid waste: scale, mainly consisting of iron oxide (FeO and
Fe3O4) plus traces of other metal oxides, depending on the alloy elements and impurities in the
wire rod. The most common wire descaling technique, wire bending, generates a relatively
coarse scale, which generates only negligible amounts of dust.
Sanding, brushing and shot blasting generate a relatively fine scale and are equipped with a
filter system to capture scale dust. When shot blasting is used, the scale is mixed with the
fraction of the shot blasting media that is not recovered.
Scale is not contaminated with oil or water, in contrast to what is generally the case in the strip
industry. Very fine scale (e.g. filter dust) represents a fire or explosion hazard.
Abrading material
Scale (iron oxide)
Scale dust
Abrasive methods:
Input / Consumption Level
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Wire bending:
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Scale 2 - 5 1
Note: Source od data [Com BG]
1 depending on wire rod diameter and quality
Table A.3.27: Consumption and emission levels for mechanical descaling
A.3.3.2.2 Chemical Descaling/Pickling of Wire Rod
In chemical descaling liquid waste is generated in form of spent HCl or H2SO4 acid, largely
converted to metal salts. Aerosols (small HCl or H2SO4 particles) can from mechanically when
the wire rod is allowed to drip off. Furthermore, fumes evaporate from the HCl bath and H2 can
form unless suppressed by an inhibitor. Acid fumes from the baths are evacuated. Sometimes
scrubbing is needed, depending on type of acid and concentration. [Bekaert98]
94 Ferrous Metals Processing Industry
kg/t

Acid:
HCl (32 %) (no recovery)
HCl (32 %) (with recovery)
H2SO4 (98 %) (no recovery)
H2SO4 (98 %) (with recovery)
Input / Consumption Level
15 – 25
n.a.
10 – 20
2.5 – 5
Part A/Chapter 3
H2 inhibitor
Energy (mainly electricity):
0.01 – 0.1 kg/t
Pumps, ventilation, lifting equipment etc.
n.a.
Heating of acid (only H2SO4)
n.a.
Rinsing water 1
n.a.
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Emissions to air from
HCl pickling (acid vapour, droplets) 6
H2SO4 pickling (aerosols, droplets of acid) 6
n.a.
Spent acid:
n.a.
HCl
total Cl
Fe
H2SO4 3
80 – 90 % 2
200 - 275 g/l
100 - 160 g/l
Rinsing water 10 – 20 % 2
FeSO4 x 7 H2O 4
H2
20 – 35 kg/t
5
Note: Source of data [Com BG]
1
large variations from plant to plant depending on number of rinsing cascades, wire rod diameter and quality
requirements
2
of consumed acid
3
No figures available for spent H2SO4 if recovery by FeSO4-crystallisation is not used
4
from regeneration, 96 – 98 % pure; imureties: H2O, H2SO4 and traces of metals depending on alloy elements in
wire rod
5
Emission of H2 is negligible if a correct H2-inhibitor is used. The use of inhibitors is normally limited to batch
pickling.
6
Source [Stone]
Table A.3.28: Consumption and emission levels for chemical descaling
A.3.3.2.3 Application of Soap Carrier
Consumption and emissions associated with the application of soap carrier vary in dependence
of the type of soap carrier, thickness applied and the wire rod diameter. No quantitative data is
available at the moment.
When Zn-PO4 coating is used, a thick FePO4 sludge or cake is formed containing traces of zinc,
soluble phosphates and chlorate or nitrite coming from the Zn-PO4 bath. Also spent soap carrier
bath may arise as liquid waste. If drying is done in gas - or fuel fired ovens, the usual
combustion products are emitted. [Bekaert98]
Ferrous Metals Processing Industry 95
kg/t
kg/t
kg/t

Part A/Chapter 3
Lime and equivalent products:
Consumption Emissions
− lime milk (made from lime and process − spent lime milk baths (accumulation of
water)
impurities by dragin)
− steam or natural gas
− possible emmisions from heating.
− water for compensation of heat losses
Alkali-salts and mixtures of alkali salts
Consumption Emissions
− alkali salt (mixture)
− spent soap carrier baths (accumulation of
− water/water for compensation of heat impurities by dragin)
losses
− possibly emissions from heating
− possibly steam
ZnPO4 and equivalent products
Consumption Emissions
− concentrated mixture of Zn, H3PO4 and − FePO4 sludge
additive
− rinsing water
− water/water for compensation of heat −
losses
Bath liquid is normally never discharged.
steam for heating
Table A.3.29: Consumption and emission levels for the application of soap carrier
[Com BG]
A.3.3.3 Drawing of Wire
A.3.3.3.1 Dry Drawing
Dry drawing activities leave spent lubricant, mainly consisting of the drawing soap itself
(typically alkali-salt of natural fatty acid + additives) contaminated by degradation products,
caused by heating of lubrication in the dies, soap carrier and metal particles, like Fe or Zn
depending on the surfaces of the wire). From the drawing activity also soap dust arises, which
can be controlled by proper encapsulation and filtering of the extracted air. Traces of soap may
also contaminate the cooling tower blow down, if the drawing machine is not well maintained.
Furthermore, waste arises in from broken dies. [Bekaert98]
Input / Consumption Level
Dry drawing lubricant
(preformulated alkali soap + additives)
1 - 4 kg/t
Electric energy for drawing machine... 1
n.a.
Cooling water n.a.
(huge variation)
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Spent soap + evt. filter dust of soap filter system 1 - 4 kg/t
Soap dust emission n.a.
Cooling water n.a.
Broken dies
Note: Source of data [Com BG], data per tonne of drawn wire
not significant
1
no figure available, huge variation, dependent on diameter, ratio initial / final diameter and type of steel.
Table A.3.30: Consumption and emission levels for dry drawing
96 Ferrous Metals Processing Industry

A.3.3.3.2 Wet Drawing
Part A/Chapter 3
Wet drawing is done in a watery emulsion of soap or oil. This emulsion is gradually
contaminated by dragin of various products from previous process steps, by dissolution or
abrasion of metal from the wire surface (Fe or other metals if the wire is coated in a previous
step), and by thermal or biological degradation. The result is that the wet drawing lubricant
needs to be replaced from time to time; the replacement frequency can be lowered by
continuous removal of some of the contaminants by decantation or filtration.
Other waste streams are broken dies and cooling tower blowdown, which could be
contaminated by traces of emulsion if the heat exchanger is not properly maintained.
Cooling water contamination occurs much less frequent with wet drawing machines than with
dry drawing machines.
No figures are available for wet drawing in plain oil; the percentage of wire tonnage which is
drawn in oil, is rather small. If wire is drawn in plain oil, oil aerosols do not occur. All moving
parts are submersed in oil; the wire is wiped at the exit of the drawing machine. [Com BG]
Input / Consumption Level
Preformulated concentrated soap emulsion or oil
emulsion
1 - 10 kg/t
Dillution water for wet drawing lubricant 20 - 250 l/t
Electric energy for drawing machine... n.a.
Cooling water n.a.
(huge variation)
Output / Emission Level
Specific Concentration
Spent Wet Drawing Emulsion
(including sludge removed by filtration / decantation)
Suspended Solids
COD (fatty acid soap or oil, surfactants, other additives)
Metals (Fe for wet drawing of bright wire, other metals
for wet drawing of coated wire)
Cooling water 2
Emission
20 - 250 l/t
20 - 80
0.2 - 1
Broken dies n.a.
Note: Source of data [Com BG], data per tonne of drawn wire
1
no figure available, huge variation, dependent on diameter, ratio initial / final diameter and type of steel.
2
Note: Cooling water contamination occurs much less frequent with wet drawing machines than with dry drawing
machines.
Table A.3.31: Consumption and emission levels for wet drawing
Ferrous Metals Processing Industry 97
n.a.
g/l
g/l

A.3.3.4 Heat Treatment of Wire
A.3.3.4.1 Batch Annealing/Bell and Pot Furnaces
Part A/Chapter 3
Emissions from batch annealing furnaces comprises the combustion products from the firing
and a small flow of the protective atmosphere (purge) containing decomposition products of the
lubricant. These are formed by pyrolisis/cracking of the lubricant molecules; typical
decomposition products are low molecular weight olefins and alkanes.
The cooling water is not contaminated and can be used for cooling of some parts of the furnace.
[Bekaert98], [CET-BAT]
Input / Consumption Level
Energy (gas, fuel, electricity) n.a.
Inert gas
n.a.
(H2, N2, H2/N2-mixture, partially oxidized gas)
Cooling water n.a.
Oil (if applied) n.a.
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Combustion products n.a.
Cooling water n.a.
Spent inert gas 1
Note: No figures are available for annealing of wire, but they are assumed to be similar to those for annealling in a
hood-type furnace used for strip, although the unit size is much smaller in the wire business. [Com BG]
1
Normally all spent protective gas is burnt.
Table A.3.32: Consumption and emission levels for bell and pot furnaces
A.3.3.4.2 Continuous Annealing/Molten Lead Bath
Continuous annealing in a lead bath is composed of a lead bath followed by quenching in water.
This process leads to solid wastes in the form of lead oxides and lead contaminated bath cover
material. Waste water is formed as overflow of the quench bath; this stream contains some of
Pb. Emissions to air occur in form of dust (bath cover material, including small amounts of Pb)
and soap pyrolysis products (VOC, CO, etc.). [Com BG]
Often, this heat-treatment step is followed by continuous pickling in a HCl bath. Due to the
short residence time, heated and concentrated HCl is used. HCl-fumes are removed by
scrubbing from the gaseous outlet streams of the HCl-bath. Liquid waste generated are spent
acids, partially converted to metal salts and contaminated by iron, lead, traces of other metals
and inorganic suspended solids; quench water also contaminated by lead (magnitude mg/l).
Waste waters occur as rinsing water from the rinsing cascade after the HCl-bath and from the
scrubber. [Bekaert98], [Com BG]
Ferrous Metals Processing Industry 99

Part A/Chapter 3
Lead
Input / Consumption Level
1 – 15 1
kg/t
Energy for heating the lead bath (gas, fuel) n.a.
Quench water 1 - 3 m 3 Output / Emission Level
/t
Specific Emission Concentration
Lead waste (lead oxides + spent bath cover) 1 –15 1 kg/t
Quench water overflow
0.5 – 2.5 m
(containing Pb and suspended solids) SS
Pb
3 /t
n.a.
2 - 20 mg/l
Emissions of lead bath: Pb
0.02 - 5 mg/m
Dust
1 – 30
TOC
1 - 50
3
mg/m 3
mg/m 3
Emissions from heating the lead baths
(typical emissions of standard heating process)
Note: Source of data [Com BG], data per tonne of wire
1
extreme figures apply to fine wire
Table A.3.33: Consumption and emission levels for lead baths
HCl (expressed as 32 % HCl)
Input / Consumption Level
10 - 100 kg/t
Energy for heating the HCl-bath 1
n.a.
Scrubber / rinsing water 0.5 - 5 m 3 /t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Spent HCl 2
5 - 100 l/t
Total Cl
150 – 275 g/l
Fe
60 - 125 g/l
Scrubber/rinsing waste water 0.5 - 5 mg/m 3
HCl (emissions from scrubber) 0 – 30 3 mg/m 3
Lubricant burn-off
Waste water
Dust
Note: Source of data [Com BG], data per tonne of pickled wire; the figures for HCl-pickling are also -/+
representative for other continuous HCl pickling process steps.
1
often the bath is heated by residual heat in the wire
2
spent acid contains Cl, Fe and other contaminants depending on previous processing steps, e.g. soap residues,
pickled soap carrier, Pb…
3
small sources (< 300 g/h) can have higher concentrations, as in most countries, small sources only have to comply
with a limit for mass flow
Table A.3.34: Consumption and emission levels for in-line HCl pickling
A.3.3.4.3 Patenting
For a patenting line consisting of a furnace with direct contact between wire and combustion
gases, a lead bath and a quench bath, wastes and emissions are as follows:
Air emissions arise from the furnace. The furnace is heated to 850 - 1000 °C using natural gas
(or a similar sulphur-free fuel) and with a slight O2-shortage. Fresh air is mixed with the hot
exhaust gas of the oven in order to convert the CO to CO2, prior to emission into the
100 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 3
atmosphere. NOx and SO2 are negligible in this stream: reducing atmosphere/fuel is free of
sulphur.
The lead bath is used for cooling; in contrast to a lead bath used for annealing, there is no
burning of residual lubricant, so the emissions to air are limited to dust (bath cover material,
containing traces of Pb).
Solid waste is generated by the lead bath as lead oxides and spent bath cover material. Waste
water is formed in the quench bath. Some installations need cooling water for cooling of
moving parts that are in contact with the hot wire. [Com BG]
Lead
Input / Consumption Level
1 - 10 kg/t
Energy (for heating the furnace and for heating
the lead bath during start-up and stand-by periods)
n.a.
Quench water 1 - 3 m 3 /t
Cooling water 0 – n.a.
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Lead waste (lead oxides + spent bath cover) 1 - 10 kg/t
Quench water overflow
0.5 – 2.5 m
(containing Pb and suspended solids) SS
Pb
3 /t
n.a.
2 - 20 mg/l
Stack emissions from lead bath: Pb
< 0.02 – 1 mg/m
Dust
1 - 30
3
mg/m 3
Stack emissions from the furnace: CO
50 - 300 mg/m
NOx, SO2
negligible
3
Note: Source of data [Com BG], data per tonne of wire
Table A.3.35: Consumption and emission levels for patenting
[Bekaert98]
A.3.3.4.4 Oil Hardening & Tempering
An oil hardening and tempering line consists of a heating step under protective gas, quenching
in oil or water, and reheating in a temper oven. Waste and emissions are dependent on the
method of heating, the quench medium and the reheating method. This, in combination with
the broad diameter range of products, makes it impossible to present general figures for an oil
hardening and tempering line. [Com BG]
Input / Consumption Level
Energy for heating (electricity, and/or natural gas)
Protective gas
Quenching medium (oil, water, additives)
Lead (if applied)
Cooling water
Output / Emission Level
Using a lead bath: lead waste
Quenching with water: waste water
Quenching with oil: waste quench oil
emission to air of oil aerosols
Heating with natural gas: exhaust gas of normal combustion process
Burnt protective gas stream
Table A.3.36: Qualitative input / output balance for oil hardening
Ferrous Metals Processing Industry 101

Part A/Chapter 3
A.3.3.4.5 Annealing of Stainless Steel Wire
A quantitative mass balance cannot be given (lack of data / small tonnage when compared to
plain steel/high variation due to variation in diameter and stainless steel composition).
Input / Consumption Level
Energy: gas (fuel), electricity
Inert gas: H2, N2, H2/N2-mixture
Cooling water
Output / Emission Level
Combustion products
Cooling water
Source [Com BG]
Note: normally all spent protective gas is burnt
Table A.3.37: Qualitative input / output balance for annealing of stainless steel
A.3.3.4.6 Stress Relieving
The most important application is stress relieving of PC-strand: reinforcement wire that will be
used in prestressed concrete. Normally inductive heating is used as heating technique.
Input / Consumption Level
Electric energy for the inductive heating coil and possibly for a soaking zone
Cooling water for equipment and wire
Output / Emission Level
Cooling water
Source [Com BG]
Table A.3.38: Qualitative input / output balance for stress relieving
A.3.3.5 Noise Issues in a Wire Plant
Excessive noise is primarily an internal occupational health issue, with precautions normally
taken to protect employees where it is not practical to prevent or reduce noise at the source. In
some instances, depending on the location of the process and noise characteristics, depending
on local off-site aspects (other noise sources, nearby residential area,...), and depending on local
plant aspects (noise reduction by the building structure), there can be a concern for noise offsite.
The main sources of noise in wire processes are:
• Rotating equipment, e.g. wet drawing machines; dry drawing machines; take-up units and
pull-through units on coating lines.
• Air-wipes or air-brushes which clean the wire using compressed air can have a high
frequency noise.
• Pay-off units of wire rod have a particular repetitive noise.
• Burners of ovens.
These operations are typically continuous operations and are operated inside a building. In this
way, the impact outside the building is minimized to such an extent, that noise generated by
these operations rarely is an issue when concerning noise off-site.
102 Ferrous Metals Processing Industry

Part A/Chapter 3
Case studies show that non-process sources outside the building, such as ventilation or plant
utilities, are the main concern in wire plants located close to e.g. a residential area. Measures
such as relocation, insulation or local enclosure can be considered for this last category of
sources.
Ferrous Metals Processing Industry 103

Teil A/Kapitel 4
A.4 MASSNAHMEN, DIE BEI DER FESTLEGUNG VON BVT FÜR
WARM- UND KALTUMFORMUNG ZU BERÜCKSICHTIGEN
SIND
In diesem Kapitel werden Umweltschutz- und Energiesparmaßnahmen für die einzelnen
Prozessschritte präsentiert. Es werden Beschreibungen der einzelnen Maßnahmen, erreichte
(wesentliche) Emissionswerte, Anwendungsmöglichkeiten, Überwachung von Emissionen,
medienübergreifende Effekte, Referenzanlagen, technische und wirtschaftliche Betriebsdaten sowie
wesentliche Motivation für die Implementierung dargestellt, soweit diese Informationen verfügbar und
relevant sind.
Einige der hier dargestellten Maßnahmen zielen vorrangig auf die Verbesserung der Produktqualität
und die Verringerung des Ausschusses ab. Da diese Maßnahmen jedoch auch einen Einfluss auf die
Umwelt haben (reduzierter Schrottanfall, verringerter Energieverbrauch, weniger Emissionen), sind
sie hier ebenfalls aufgeführt, auch wenn ihr Einsparpotential möglicherweise nur gering ist.
A.4.1 WARMWALZWERK
A.4.1.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen
Beschreibung:
Öl: Öl kann an Lagertanks und Rohrleitungen austreten. So entstandene Öllachen werden über
Pumpensümpfe abgeleitet und das Öl-Wassergemisch ggf. in Altöllagertanks zwischengelagert. Die
Entsorgung der Tankinhalte erfolgt entweder über spezielle, hierfür autorisierte externe Firmen oder
bei integrierten Hüttenwerken - über werkseigene thermische Behandlungsanlagen, über den
Hochofen oder die Koksöfen.
Unbeabsichtigtes Freisetzen von Kohlenwasserstoffen wird durch regelmäßige Überprüfung und
vorsorgliche Instandsetzung von Verschlüssen, Dichtungen, Pumpen und Rohrleitungen verhindert.
Kontaminiertes Wasser aus der Dränage verschiedener Verbraucher (hydraulische Einrichtungen)
sollte gesammelt und in Zwischenlagertanks gepumpt werden. Das Altöl sollte nach dem Abtrennen
vom Wasser wiederverwendet oder verwertet werden, beispielsweise durch Einblasen in den
Hochofen oder durch externes Recycling. Um eine Wiederverwendung zu ermöglichen, muss das
abgetrennte Öl in ausreichenden Mengen und in geeigneter Form zurückgewonnen werden. Die
chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften (z.B. Viskosität) müssen denen
von neuem Öl entsprechen. Das abgetrennte Wasser kann in Abwasserbehandlungsanlagen
weiterbehandelt werden, z.B. durch Ultrafiltration oder in Vakuumverdampfern (z.B. von industriellen
Waschanlagen).
Eine hundertprozentige Vermeidung der Verunreinigung von Wasser und Zunder mit
Kohlenwasserstoffen (Öle und Fette) ist auch bei Anwendung von Vorsichtsmaßnahmen nahezu
unmöglich.
A.4.1.2 Beseitigung von Oberflächenfehlern und Vorbereitung des
Einsatzmaterials
A.4.1.2.1 Kapselung der Flämmanlage mit Reinigung der Abgase
Beschreibung:
Wie in Bild A.4-1 gezeigt, wird die Flammstrahlanlage komplett abgeschirmt. Der vom Flammstrahler
erzeugte Rauch und Staub wird durch die Einhausung aufgefangen. Die abgesaugte Luft wird nass
Stahlverarbeitung 105

Teil A/Kapitel 4
oder trocken in Elektrofiltern oder Gewebefiltern gereinigt. Der abgeschiedene Staub wird bei
integrierten Hüttenwerken intern verwertet oder durch autorisierte Firmen entsorgt.
Mittels Wasserstrahl wird die abgelöste Schlacke von der behandelten Oberfläche abgespült. Das
verbrauchte Wasser und die Schlacke werden in einer Abflussrinne unter dem Rollgang aufgefangen
und der Abwasserbehandlung zugeführt.
Stack = Kamin
Fan = Gebläse
Wet Electrostatic Precipitator = Nass-Elektrofilter
RollerTable = Rollgang
Chain Curtain = Kettenvorhang
Fume Hood = Absaughaube
Slag Water Jets = Wasserdüsen
Scarfing Head = Flämmkopf
Slab = Bramme
Flume = Ablaufrinnen
To Water Treatment = zur Abwasserbehandlung
Bild A.4-1: Ablaufschema der Emissionsabscheidung bei Flämmanlagen (Beispiel mit Nasselektrofilter)
[HMIP]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion diffuser Luftemissionen/Staub.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen (Implementierung in bestehenden Anlagen schwierig, da es zu Problemen mit
Gebäudeteilen kommen kann).
• Nicht anwendbar für Flämmen von Hand.
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
• Anfall von Abfall / Filterstaub oder Schlamm.
• Abfall kann durch internes Recycling reduziert werden.
Referenzanlagen:
SIDMAR, Aceralia (Avilés)
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel SIDMAR:
Die Flammstrahlanlage ist in einem Spezialgebäude (Abmessungen 32 m x 18 m x 9 m) mit
schallisolierten Seitenwänden untergebracht. Dies führt zu einem maximalen Lärmpegel von 85 dBA
in 1 m Entfernung. Die Luft wird an den 4 Ecken des Daches abgesaugt. Die gesamte Anlage wird mit
Unterdruck und einem Absaugvolumenstrom von 200.000 m³/h betrieben. Die Absaugung wird
automatisch so geregelt, dass 2/3 der Luft über der Arbeitszone – d.h. über der Stelle, die gefämmt
106 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
wird – abgesaugt wird. Die Abluft wird mit Gewebefiltern (Filterfläche 3.576 m 2 ) auf
Staubkonzentrationen von 5 – 10 mg/Nm 3 gereinigt (kontinuierliche optische Messung im Kamin).
Baujahr Abgasvolumenstrom
[m 3 Staubemission
/s] [mg/m 3 ] [kWh/1000m 2 Kosten
EURO
] ‘000
a Nass-EF
(Knüppel-
Flämmanlage)
1973 32 20 - 115
b Nass-EF < 20
c Nass-EF 1988 ungefähr 60 30 - 80 n.v.
a Trocken-EF
(Brammen-
Flämmanlage)
1986 30 20 - 115
b Trocken-EF < 50 420
d Schlauchfilter Daten:
1998
30 < 10
b Schlauchfilter ∅ 42
max. 55
< 20 155 I 2 : 2200
B 1,3 0,058
e Schlauchfilter 55,6 5 - 10
Bemerkung: EF= Elektrofilter; I = Investitionskosten; B = Betriebskosten
a: [EUROFER HR]
b: [CITEPA], Werte sind berichtete BVT-Werte der BAT-Note für Luft
c: [Input-HR-1]
d: [DFIU98]
e: Firmen Information SIDMAR
1 2
Bezugsbasis 1000 m -geflämmt
2
Investitionskosten für die Gesamtanlage, inkl. Bauarbeiten, Filter (Filterfläche 3200 m²), Hauben, Gebläse, Motoren
Rohre, Überwachungsgeräte usw.
3
Betriebskosten für volle Kapazität, 60 % Arbeitskraft
Energieverbrauch 1
Tabelle A.4.1: Betriebsdaten und erzielbare Staubemissionswerte für Flämmanlagen
Da der beim Flämmen entstehende Dampf sehr korrosiv ist, ist die Instandhaltung eine wichtige
Voraussetzung für gute Betriebsergebnisse der Abscheideeinrichtung. Daher sind regelmäßige
Inspektionen von Abscheideelektroden, Inneneinrichtungen usw. ratsam, um die Korrosion zu
überwachen.
Bei sehr feuchten Dämpfen kann der Betrieb von Gewebefiltern problematisch sein. [Com HR]
Motivation für die Implementierung: Vermeidung von diffusen Emissionen. [Com HR]
Referenzliteratur:
A.4.1.2.2 Kapselung der Schleifmaschinen mit Reinigung der Abgase
Beschreibung:
Der beim Schleifen entstehende Staub wird gesammelt und in Gewebefiltern abgeschieden. Manuelles
Schleifen wird in speziellen Kabinen, die mit Absaughauben ausgestattet sind, ausgeführt.
Maschinelles Schleifen wird in schallisolierten, kompletten Einhausungen durchgeführt. In beiden
Fällen kann die Abscheideeinrichtung eine eigenständige oder eine abteilungsbezogene Einrichtung
sein.
Der abgeschiedene Staub wird bei integrierten Hüttenwerken intern verwertet oder durch autorisierte
Firmen entsorgt.
Stahlverarbeitung 107

Teil A/Kapitel 4
Stack = Kamin
Fan = Gebläse
Bag Filter = Gewebefilter
Fume Enclosure = (Dampf)Einhausung
Grinding Wheel = Schleifscheibe
Bild A.4-2: Ablaufschema der Emissionsabscheidung bei Schleifanlagen
[HMIP]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion diffuser Luftemissionen/Staub.
• Lärmminderung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
• Anfall von Abfall / Filterstaub.
• Abfall kann durch internes Recycling reduziert werden.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Baujahr Abgasvolumenstrom Staubemission
[m 3 /s] [mg/m 3 ]
a Compact
Cell Filter 2
1980-1989 2,5 20 - 100
a Pulse Jet 1995 7 < 30
Filter 3
a: [EUROFER HR], berichtete, typische Betriebsdaten und Emissionswerte [Com2 HR]
1 2
Bezugsbasis 1000 m -geschliffen
2 Filterfläche 120 m 2
3 Filterfläche 234 m 2
Energieverbrauch
[kWh/1000m 2 ]
Tabelle A.4.2: Betriebsdaten und erzielbare Staubemissionswerte für Schleifmaschinen
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Vermeidung von diffusen Emissionen. [Com HR]
Referenzliteratur:
Kosten
EURO
‘000
108 Stahlverarbeitung

A.4.1.2.3 Computergestützte Qualitätskontrolle (CAQC)
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Computerunterstützte Qualitätskontrolle wird eingesetzt, um die Qualität des Strangguss zu verbessern
und so die Oberflächenfehler des gewalzten Produktes zu verringern. Auf Basis diverser
Randmessungen werden mittels eines Computermodells die Gießbedingungen überwacht und
kontrolliert. Jede Änderung in den Betriebsparametern führt zu einer Neueinstellung der Maschine, um
so einen optimalen Gießprozess zu erzielen. Veränderungen im Gießprozess, die nicht durch den
Kontrollkreis korrigiert werden und die zu Oberflächenfehlern führen könnten, werden durch das
System erkannt und visualisiert, so dass ein möglicher Fehler lokalisiert werden kann. Anschließend
kann die fehlerhafte Stelle selektiv von Hand geflämmt werden, anstatt automatisch die ganze
Bramme zu flämmen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierung der Luftemissionen und der Abfälle beim Flämmen, weil selektives Flämmen
ermöglicht wird.
• Der Energieverbrauch beim Flämmen wird reduziert.
• Verbesserte Oberflächenqualität, weniger Schrott.
Ohne CAQC Mit CAQC
Maschinell geflämmt 32 % 9 %
Inspektion und selektiv geflämmt 68 % 8 %
Ohne Inspektion – ohne Flämmen 83 %
Tabelle A.4.3: Vergleich der Flämmanteile mit/ohne CAQC
[DFIU98]
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Anlagen mit Strangguss. [Com HR]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
• VA Stahl Linz, Österreich.
• EKO Stahl, Deutschland [Com A].
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Es wurden nur wenige wirtschaftliche Daten vorgelegt. Eine Quelle berichtete Investitionskosten von
EUR 4 Mio., Voest [Input-HR-1], während andere Einsparungen von 5 $ pro Tonne Stahl [Com A] in
Verbindung mit der Einführung von CAQC meldeten.
Motivation für die Implementierung:
• Qualitätsverbesserung des warmgewalzten Produktes, erhöhte Ausbeute.
• Reduzierung der Zurichtkosten für Brammen. [Com A]
Referenzliteratur:
Aspects of modern quality control for continuous casting, 3 rd European Conference on Continuous
Casting, Oct. 20 – 23, 1998 [Com A]
Stahlverarbeitung 109

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.2.4 Walzen von Brammen mit gewölbten Kanten
Beschreibung:
Brammen mit gewölbten Seiten werden nicht mittels Brennschneider zurechtgeschnitten, sondern
unter speziellen Bedingungen warmgewalzt. Hierbei wird die Auswölbung entweder durch
Stauchtechniken (automatische Breitenkontrolle oder Kalibrierpressen) oder durch Besäumen beim
nachfolgenden Abscheren des Warmbandes eliminiert.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Emissionen und Abfälle, die normalerweise beim Brennschneiden anfallen, werden vermieden.
Anwendungsbereich: Neuanlagen und bestehende Anlagen im Falle wesentlicher
Umbaumaßnahmen. [ComHR]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.2.5 Längsteilen von Brammen
Beschreibung:
Um die Produktivität von Gießern zu erhöhen, werden Brammen oft in Mehrfach-Weiten gegossen.
Die Brammen werden dann vor dem Warmwalzen mittels Längsteileinrichtungen, Walzen oder
Brennern, manuell oder maschinell gespalten. Auf diese Weise werden Brammen mit gewölbten
Seiten vermieden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Emissionen und Abfälle, die beim Korrigieren der Wölbungen entstehen, werden vermieden.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
• Zusätzlicher Energieverbrauch. [Com A]
Referenzanlagen:
• Krakatau Steel [Com A].
Technische Betriebsdaten:
Voraussetzung für diese Technologie ist eine gute Seigerung im Innern der Brammen.
Gasverbrauch 1,6 Nm 3 /t-Bramme
Sauerstoffverbrauch 2,7 Nm 3 /t-Bramme
Materialverlust 1,4 – 3,0 % des Brammengewichtes, abhängig von der Brammendimension. [Com
A]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Höhere Gießerkapazität as Zwei- oder Dreistranggießen [Com A]
Referenzliteratur:
110 Stahlverarbeitung

A.4.1.3 Wärm- und Wärmebehandlungsöfen
Teil A/Kapitel 4
A.4.1.3.1 Allgemeine Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und
für emissionsarmen Betrieb
Ofenbauweise
Bauweise und Grad der Wärmedämmung haben einen signifikanten Einfluss auf den thermischen
Wirkungsgrad von Öfen. Der gesamte Ofen, die Anzahl und die installierte Kapazität von Brennern
sollten unter Zuhilfenahme verschiedener realistischer Betriebsszenarien sorgfältig berechnet werden.
Unterschiedliche Temperaturen des Einsatzmaterials, unterschiedliche Produktionsintervalle durch
Änderungen in den Abmessungen des Einsatzmaterials oder als Folge von geänderten
Produktionsprogrammen des Warmwalzwerkes sowie Phasen mit Heiß- oder Direkteinsatz sollten
berücksichtigt werden. [EUROFER HR]
Für den Fall von plötzlichen Betriebsstillständen sollte die notwendige Ausrüstung zur Begrenzung
von Emissionen und Energieverbräuchen vorhanden sein. Das bedeutet, es sollte möglich sein, die
Temperatur in einzelnen Abschnitten des Ofens herunterzufahren oder die Brenner abzustellen. Im
letzteren Fall kann aus Sicherheitsgründen eine N2-Spülung notwendig sein. [EUROFER HR], [Com
HR]
Allgemein sollten die nachfolgenden Empfehlungen – vorzugsweise bereits bei der Auslegung des
Ofens – berücksichtigt werden:
• Integration einer Vorwärmzone in den Ofen; die ungeheizte Vorwärmzone für das Einsatzmaterial
sollte lang genug sein, um eine maximale Rückgewinnung der Wärme aus den Abgasen
sicherzustellen.
• Strahlungsbrenner in der Ofendecke führen wegen schnellerer Wärmeableitung zu geringeren
NOx-Emissionen.
• Rückführung des Abgases in den Brenner beeinflusst die NOx-Emissionen.
• Die Wärmedämmeigenschaften der feuerfesten Ausmauerung sind wichtig; konstruktionelle
Maßnahmen zur Verlängerung der Standzeit von Feuerfestmaterial sollten durchgeführt werden,
da Schäden nicht sofort repariert werden können.
• Die Verwendung von Feuerfestmaterial mit geringer spezifischer Wärmekapazität kann
Energieverluste durch Speicherung in der Ausmauerung, die Energieverbräuche beim Anheizen
des Ofens und die Aufheizzeit reduzieren [ETSU-G76]. Keramische Fasern sind im Allgemeinen
billiger als vorgefertigte, feste Module und haben gute wärmedämmende Eigenschaften. Aber
durch eine Europäische Richtlinie, ist bzw. wird ihr Einsatz beschränkt, da sie bei Inhalation
Krebs verursachen können. Im Neuzustand stauben die Fasern bei der Verarbeitung und können
zu Hautirritationen führen. Nach Erhitzung bildet sich Cristobalit, welches im Verdacht steht
Krebs, zu erzeugen. Aber auch Neufasern werden als verdächtig angesehen [Com2 HR].
• Verbesserte Luft-Dichtheit der Öfen und Einsatz von speziell konstruierten Türen, um die
Falschluftmenge zu reduzieren [ETSU-G76].
• Türflächen und/oder Beschickungs- und Austragstürspalte sollten minimiert werden. Für die
notwendigen Öffnungsphasen der Ofentüren sollten isolierende Feuerfestvorhänge installiert
werden. (Vorausgesetzt, dass eine übermäßige mechanische Beschädigung des Einsatzmaterials
vermieden werden kann.) [ETSU-G76].
• Kühlschatten-Kompensationseinrichtungen oder Gleitschienenversatz sollte eingesetzt werden, um
Kühlschatten zu vermeiden und geringere Erwärmungstemperaturen zu ermöglichen [EUROFER
HR].
Wärmerückgewinnung
Der Wärmeanteil, der den Ofen mit dem Abgas verlässt, stellt normalerweise den größten
Energieverlust dar. Drei prinzipielle Wärmerückgewinnungsoptionen sollten berücksichtigt werden:
(a) Minimierung der Wärmeverluste durch das Abgas.
Stahlverarbeitung 111

Teil A/Kapitel 4
(b) Rückführung des Wärmeinhalts des Abgases in den Ofen.
(c) Nutzung der Abgaswärme für andere Zwecke (extern).
Wie schon unter dem Punkt “Ofenbauweise“ erwähnt, kann der Energieverlust über das Abgas
minimiert werden, indem man einen großen Temperaturgradienten entlang des Ofens einstellt, das
Abgas an der kalten Seite (Austrag) abführt und die enthaltene Restwärme für das Vorwärmen des
Einsatzmaterials verwendet. Eine Nutzung der Abgaswärme außerhalb des Ofens beinhaltet
normalerweise die Erzeugung von Dampf, der an anderen Stellen im Werk genutzt werden kann. Die
Rückführung des Wärmeinhaltes des Abgases in den Ofen umfasst grundsätzlich drei
Rückgewinnungssysteme: Regenerativbrenner, (Eigen-)Rekuperativbrenner und Wärmetauscher, die
später detailliert dargestellt werden. [ETSU-G76]
Betrieb und Instandhaltung
Öfen sollten nach allen Regeln der Kunst ('Good Craftsmanship') betrieben werden. Selbst
hochentwickelte Anlagen weisen hohe Emissionen und schlechte Wirkungsgrade auf, wenn sie nicht
sachgemäß gefahren oder die Anlagen nicht regelmäßig instandgehalten werden. Erfahrungen haben
gezeigt, dass eine gute Betriebsführung (’Good Housekeeping’) zu Energieeinsparungen bis zu 10 %
führen kann. [ETSU-G76]
Verwirbelungen in der Brennerflamme sollten vermieden werden. Forschungen haben gezeigt, dass
die NOx-Produktion bei schwankender Betriebsweise gegenüber einer ruhigen Flammenführung bei
gleicher, mittlerer Temperatur merklich ansteigt. Daher sollte ein angemessenes Regelungssystem
gewählt werden.
Luftüberschuss ist ebenfalls ein wichtiger Faktor bei der Kontrolle von NOx-Emissionen, aber auch
für den Energieverbrauch und bei der Verzunderung. Luftüberschuss sollte minimiert werden, ohne
die CO-Emissionen unnötig zu erhöhen. Besondere Sorgfalt sollte darauf verwendet werden,
Falschluft zu vermeiden, da diese sowohl den Energieverbrauch als auch die NOx-Emissionen erhöht.
Ein Massenspektrometer ist nützlich, um bei Brennstoffen mit variabler oder mit unbekannter
Zusammensetzung das Luft/Gas-Verhältnis richtig einzustellen. [EUROFER HR]
Die im Feuerfestmaterial gespeicherte Wärme wird während des Anheizens und der ersten
Produktionsschicht zugeführt. Bei einem kontinuierlichen Betrieb ist diese Wärmemenge
normalerweise vernachlässigbar. Wenn der Ofen jedoch oft (z.B. an Wochenenden) runtergefahren
oder für Überholungsmaßnahmen abgekühlt wird, kann diese Energiemenge wichtig werden, da sie
beim nächsten Anfahren wieder zugeführt werden muss. In zwei Fällen wurden solche
Speicherenergieverluste mit 0,409 GJ/m 2 und 0,243 GJ/m 2 angegeben.
Während Produktionsstopps und an Wochenenden sollten die Türen geschlossen und abgedichtet
werden, um so die Wärme im Ofen zu erhalten. Die Verwendung von Feuerfestmaterial mit geringer
spezifischer Wärmekapazität verringert die Wiederaufheizzeit, den Energieverbrauch und die
Betriebskosten. [ETSU-G76]
Brennstoffauswahl
Gemischte Hüttenwerke verwenden normalerweise Kokerei-, Hochofen oder Konvertergas, manchmal
gemischt mit Erdgas. Nicht entschwefeltes Kokereigas und schwefelhaltiger Flüssigbrennstoff
[inklusive Flüssiggas und aller Arten von Öl (Destillate und Rückstände) und Emulsionen] sind
wesentliche Quellen für SO2-Emissonen von Wärmöfen. Falls nötig, sollte eine Entschwefelung an
den gasproduzierenden und -liefernden Anlagen (z.B. Kokerei) stattfinden. Die Verwendung von
Flüssigbrennstoff ist manchmal notwendig, wenn die Versorgung mit Gas unterbrochen ist. Dies kann
erhöhte Schwefeloxidemissionen verursachen. Begrenzung des Schwefelgehaltes im Heizöl ist eine
Maßnahme zur Reduzierung der SO2-Emissionen. Wo möglich, sollte die Nutzung von Betriebsgasen
maximiert werden. Dies reduziert den Verbrauch von wertvollen, natürlichen Ressourcen und die
Notwendigkeit, die Betriebsgase abzufackeln.
112 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Die SO2-Emission ist direktproportional zum S-Gehalt im Brennstoff. Aufgrund der unterschiedlichen
Abgasvolumina pro Brenngasvolumen verschiedener Brennstoffe, können vergleichbare S-Gehalte in
verschiedenen Brennstoffen merkliche Unterschiede im SO2-Gehalt des Abgases liefern.
Abhängig vom Brennstoff werden die folgenden SO2-Werte erreicht:
−
Erdgas
3
< 100 mg/Nm
−
Alle anderen Gase und Gasmischungen
3
< 400 mg/Nm
− Heizöl (< 1 % S) bis zu 1700 mg/Nm³
Techniken für eine effiziente Verbrennung basieren auf der Brennergestaltung, der
Zerstäubungsmethode und der Kontrolle der Luftzufuhr. Ein Kontrollsystem ist notwendig, um die
Brennstoff- und Luftzufuhr zu regeln, und ist wichtig, um die Emissionen zu kontrollieren. Wichtig
ist, dass die Zerstäubung des Brennstoffs effizient ist, hierbei ist die Viskosität des zugeführten
Brennstoffes zu beachten. [EUROFER HR]
Im Hinblick auf die NOx-Bildung zeigen die verschiedenen Verbrennungsgase ein unterschiedliches
Verhalten; so enthält Abgas aus Kokereigasfeuerungen 50 bis 100 % mehr NOx als das Abgas aus
Erdgasfeuerungen.
Die Flammentemperatur steht im Zusammenhang mit der Brennstoffzusammensetzung. Methan
(Erdgas) brennt relativ langsam im Vergleich zu Brennstoffen mit höherem H2-Gehalt (wie z.B.
Kokereigas), die tendenziell schneller und mit einer höheren NOx-Emission (bis zu 70 % höher)
verbrennen. Der Brennertyp sollte dem/den jeweils zur Verfügung stehenden Brennstoff/Brennstoffen
angepasst sein. [EUROFER HR]
A.4.1.3.2 Ofenautomatisierung / Ofenregulierung
Beschreibung:
Mit Hilfe eines Prozesscomputers wird der Erwärmungsvorgang entsprechend der Materialqualität und
den Abmessungen optimiert. So wird z.B. unnötiges Überhitzen von Brammen bei Unterbrechungen
verhindert und eine genauere Temperaturkontrolle erreicht. Gleichzeitig können Parameter, wie
dieVerbrennungsluftzugabe, genauer eingestellt werden. [EUROFER HR]
Regelung des Ofendrucks: Wenn der Ofendruck kleiner als der Umgebungsdruck ist, wird kalte Luft
durch Türen und Öffnungen in die Ofenkammer gezogen. Ist der Ofendruck hingegen höher, werden
heiße Gase durch die Öffnungen nach draußen gedrückt. Aus Gründen der Energieeffizienz, der
Prozessstetigkeit und der Produktqualität werden Öfen normalerweise mit leichtem Überdruck
betrieben. [ETSU-G76] Die Sicherheit ist ein weiterer Grund für den Betrieb bei leichtem Überdruck.
Durch das Verhindern des Eindringens von Luft wird die Bildung eines explosiven Brennstoff-
/Gasgemisches vermieden, das sich – insbesondere beim Anfahren - entzünden könnte. [Com HR]
Regelung des Luft/Brennstoffverhältnisses: Die Kontrolle des Luft-/Brennstoffverhältnisses ist
notwendig, um die Qualität der Verbrennung zu steuern, da hierdurch die Flammenstabilität und eine
vollständige Verbrennung sichergestellt werden. Eine möglichst stöchiometrische Einstellung des
Luft-/Brennstoffverhältnisses führt zu einer höheren Energieeffizienz und zu verringerten
Abgaswärmeverlusten. Messungen der Sauerstoffkonzentration in den Verbrennungsgasen können als
Steuersignal für das Luft-/Brennstoff-Kontrollsystem dienen. (Oxygen Trim Control). [ETSU-G76]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• NOx Reduktion.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende kontinuierliche Wärmöfen.
Stahlverarbeitung 113

Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
Referenzanlagen:
Roundwood Coil Bar Mill, Rotherham Engineering Steels Ltd, UK
British Steel, Teesside, UK
Benteler AG, Dinslaken, Deutschland [StuE-116-11]
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel “Oxygen Trim Control“
Im Hubbalkenofen von Rotherham Engineering Steel, der zur Erwärmung von Vierkantknüppeln von
Raumtemperatur auf 1200 o C genutzt wird, sind auf Zirkon basierende Sauerstoffmesszellen installiert.
Der Ofen mit einer Kapazität von 110t/h hat sechs unabhängig voneinander geregelte
Temperaturzonen. Im Normalbetrieb wird Erdgas verfeuert, aber bei Unterbrechungen in der
Gasversorgung kann alternativ Schweröl eingesetzt werden. Die neue Sauerstoffregelung (’Oxygen
trim’) führte im Vergleich zur konventionelle Luft-/Brennstoffregelung zu einem niedrigeren
durchschnittlichen Sauerstoffgehalt im Ofen. Es wurden Energieeinsparungen von 2 % erzielt.
Obwohl die Reduzierung des Sauerstoffgehaltes eigentlich Energiesparungen von 4,7 % hätte ergeben
können, konnte dieses Resultat wegen Temperaturerhöhungen in den Heizzonen nicht erzielt werden.
Zusätzliche Vorteile der neuen Sauerstoffregelung waren eine verbesserte Produktqualität und
reduzierte Instandhaltungskosten. [ETSU-FP15], [ETSU-G77]
Die Energieeinsparung von 2 % entsprach in etwa einer Brennstoffkostenersparnis von ₤ 26.000/Jahr.
Somit hatte sich die Investition von ₤ 26.572 (Basisjahr 1989) schon nach nach gut 1 Jahr ausgezahlt.
[ETSU-FP15]
Beispiel “Computer-Kontrolliertes Ofenmanagement“
Bei zwei Stoßöfen, die zum Erwärmen von kalteingesetzten Brammen bei BS, Teeside eingesetzt
werden, wurde ein computerkontrolliertes Ofenmanagement mit einem Energieeinsparergebnis von 15
% für beide Öfen installiert. Die früher von Hand eingestellten Temperaturzonen wurden auf
Computerkontrolle (mittels mathematischer Online-Modelle) umgestellt, um ein optimales
Erwärmungsprofil einzustellen.
Der Einsatz einer computergesteuerten Ofenkontrolle bei einem deutschen Röhrenhersteller führte zu
Energieeinsparungen von 5 % und zu einer Reduktion der Zunderbildung beim Erwärmen von bis zu
30 %. [StuE-116-11]
Reduktion [%] Investitionskosten [M ECU]
NOx Energie 1 Neuanlagen Bestehende
Anlagen
Ofenautomatisierung 2 10 10 2,0 2,0
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER HR]. Basis ist ein erdgasbefeuerter Ofen mit einer Jahreskapazität von 1,5 Mt
mit Standardbrennern und ohne Luftvorwärmung. Investitionskosten können standortbezogen sein
(Platzangebot, Auslegung der bestehenden Anlage, Anzahl der Seiten- und Bodenbrenner)
1 Prozentual entspricht die Energiereduktion einer Reduktion an SO2-, CO- und CO 2-Emissionen
2 Mit Ofenautomatisierung sind alle Maßnahmen gemeint, die eine schnelle Anpassung der Ofenparameter an
Änderungen in der Produktion und eine enge Kontrolle des Luftüberschusses ermöglichen.
Tabelle A.4.4: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Ofenautomatisierung
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: [ETSU-FP15], [ETSU-G77], [ETSU-G76]
114 Stahlverarbeitung

A.4.1.3.3 Optimierte Gestaltung der Ofentür
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Herkömmliche (einteilige) Ofentüren lassen neben dem Einsatzmaterial Lücken, durch die Ofengase
entweichen können oder Falschluft in den Ofen gesaugt werden kann (siehe negative Auswirkungen
von Luftüberschuss). Im Falle der entweichenden Ofengase kommt es nicht nur zu unkontrollierten
(diffusen) Emissionen, sondern auch zum Verlust von Abgas, das ansonsten bei der Vorwärmung für
Verbrennungsluft genutzt werden könnte. Der Rekuperationswirkungsgrad ist somit reduziert.
Moderne Ofentüren bestehen aus einer großen Anzahl von Einzeltüren (z.B. 64 Türen auf einer Breite
von 15,6 m), die links und rechts neben dem Einsatzmaterial bis auf die Feuerfestauskleidung
heruntergefahren werden können. [STuE-117-5]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende kontinuierliche Wärmöfen.
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
Referenzanlagen: Stahlwerke Bremen
Technische Betriebsdaten:
Der Wechsel der Ofentürbauweise (bei einem Hubbalkenofen) führte zu einem Anstieg der
Luftvorwärmtemperatur (Rekuperation) von 60 ° und einem um 0,05 GJ/t reduzierten
Energieverbrauch. [STuE-117-5]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Bei dem angegebenen reduzierten Energieverbrauch von 0,05 GJ/t, und Investitionskosten von DEM
1 Mio. für 2 Türen (Basisjahr 1997) und einer Produktion von ca. 3,5 Mt, hatte sich die Investition
schon nach ca. 1 Jahr ausgezahlt. [STuE-117-5]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.3.4 Regenerativbrennersystem
Beschreibung: siehe Kapitel D.2.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• Reduktion des Gesamtabgasvolumens.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, vorausgesetzt genügend Platz ist vorhanden.
Medienübergreifende Effekte:
• Höhere NOx-Emissionskonzentrationen können auftreten. [EUROFER HR]
• Verminderter Energieverbrauch hat einen positiven Einfluss auf SO2 und CO2 Emissionen.
Referenzanlagen: ein kleiner Teil der Wärmöfen.
Stahlverarbeitung 115

Teil A/Kapitel 4
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel A:
Ein Werk in Großbritannien wechselte die Befeuerung seines Hubbalkenofens, der zum Erwärmen
von diversen Größen unlegierter Stahlrohre (bis 200 mm Durchmesser und 15 m Länge) von
Raumtemperatur auf 1050
o C eingesetzt wurde, auf Regenerativbrenner. Die 44 alten,
unterschiedlichen Brenner wurden durch 12 Paare Regenerativbrenner ersetzt. Gleichzeitig wurde das
Deckenprofil verändert, um eine bessere Kontrolle der Zonen und eine bessere Heißgaszirkulation zu
ermöglichen. Das Ergebnis der Anlagenmodifikation war eine Reduktion des spezifischen
Energieverbrauchs von typischen 3,55 GJ/t auf 1,7 GJ/t und damit eine Einsparung von 52 % beim
Brennstoffverbrauch. Das Produktivitätspotential wurde um 14 % verbessert. In weniger als drei
Jahren hatte sich die Investition ausgezahlt. [ETSU-G77]
Beispiel B:
Im Jahr 1987 rüstete Rotherham Engineering Steels die Tieföfen seiner Wärmeinheiten auf
regenerative NOx-arme Brenner (Dual-Brennstoff) um. Die ursprünglichen Tieföfen lieferten die
Rohblöcke für das Knüppelwalzwerk, wobei pro Beladung ca. 100 t auf 1300 °C erhitzt wurden. Etwa
80 % des Materials wurden mit ca. 750 °C heißeingesetzt, 20 % wurden kalteingesetzt (keine
Mischung von heißem und kaltem Material). Die Gruben wurden mit Erdgas oder Schweröl mit einem
6,5 MW Hauptbrenner im oberen Teil einer Stirnwand und einer 750 kW Zusatzeinheit, unmittelbar
darunter befeuert.
Ein (Rohr-)Wärmetauscher versorgte lediglich den Hauptbrenner mit vorgewärmter Verbrennungsluft.
Im Vergleich zur alten Anlage wurde nur das Brennersystem geändert. Bauweise, Einsatzmengen und
thermische Eigenschaften blieben im Wesentlichen unverändert. Je zwei Regenerativbrenner wurden
pro Grube, jeweils an den Enden, installiert. Langzeitmessungen zeigten Energieeinsparungen von 40
% bei Ölfeuerung. Kurzzeitmessungen für Ölfeuerung bestätigten diese Einsparungen. Die Kosten für
den Umbau betrugen ₤ 170.000 (inklusive ₤ 21.500 Brennerentwicklung vor Ort), die
Amortisationszeit betrug 2,4 Jahre (2,1 Jahre ohne Einbeziehung der Brennerentwicklung). [ETSU-
NP-54]
Vor- und Nachteile:
Höhere NOx-Emissionen können auftreten (der typische Wert liegt bei 350 mg/Nm³), aber in
Verbindung mit geringeren Energieverbräuchen und geringerem Abgasvolumenstrom sind die
spezifischen NOX-Emissionen (in g/t-Stahl) ähnlich denen anderer Systeme. [EUROFER HR]
Ein Nachteil regenerativer System ist ihre Staubempfindlichkeit. Wenn der Erwärmungsprozess große
Mengen an Staub produziert, verringert sich die Durchlässigkeit der keramischen Füllungen rasch und
das Füllmaterial muss entsprechend schnell ausgewechselt werden. Aber dies scheint kein
wesentliches Problem bei Wärmöfen in Stahlwerken zu sein. [EUROFER HR]
Regenerativbrenner sind in der Regel größer als konventionelle Brenner. Daher kann bei bestehenden
Anlagen Platzmangel ein Hindernis bei der Installation sein. Bis heute können Regenerativbrenner
nicht als Deckenbrenner eingesetzt werden. [EUROFER HR]
Regenerative Systeme können beim Bau von neuen Wärmöfen eingesetzt werden, wenn durch die
Auslegung der (bestehenden) Anlage die Länge des Wärmofens eingeschränkt ist. Ebenso kann durch
ein regeneratives Brennersystem die Produktivität eines bestehenden Ofens erhöht werden, ohne die
Länge zu vergrößern (die in den meisten Fällen fest vorgegeben ist). [EUROFER HR]
Dieses System ist besonders interessant für diskontinuierliche Öfen, da diese in der Regel keine
Vorwärmzone haben. Bei kontinuierlichen Öfen mit einem zentralen Wärmetauschersystem kann ein
ähnlicher thermischer Wirkungsgrad durch eine lange ungeheizte Vorwärmzone, in der die Wärme des
Abgases über Konvektion an das kalte Einsatzmaterial abgegeben wird, erzielt werden. Thermische
Wirkungsgrade von 80 % können erreicht werden. [EUROFER HR]
116 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Höhere Investitionskosten durch das Regeneratorsystem und teurere Brenner können durch die
verkürzte Ofenlänge (bei Neuanlagen) und durch gesteigerte Brennstoffeffizienz ausgeglichen werden.
[EUROFER HR]
Reduktion [%] Investitionskosten [Mio. ECU]
NOx Energie 1 Neuanlagen Bestehende
Anlagen
Regenerativsysteme 50 40 4,0 4,5
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER HR]. Basis ist ein erdgasbefeuerter Ofen mit einer Jahreskapazität von 1,5
Mt mit Standardbrennern und ohne Luftvorwärmung. Investitionskosten können standortbezogen sein
(Platzangebot, Auslegung der bestehenden Anlage, Anzahl der Seiten- und Bodenbrenner)
1 Prozentual entspricht die Energiereduktion einer Reduktion an SO2-, CO- und CO 2-Emissionen
Tabelle A.4.5: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Regenerativsysteme
Motivation für die Implementierung: verbesserter thermischer Wirkungsgrad und
Kosteneinsparungen.
Referenzliteratur: [ETSU-G76], [ETSU-G77]
A.4.1.3.5 Wärmetauscher und Rekuperativbrenner
Beschreibung: siehe Kapitel D.2.2
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des Brennstoff-/Energieverbrauches.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen. [Com HR]
Medienübergreifende Effekte:
• NOx-Emissionskonzentrationen steigen mit zunehmender Luftvorwärmtemperatur.
• Verminderter Energieverbrauch hat einen positiven Einfluss auf SO2 und CO2 Emissionen.
Referenzanlagen:
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Reduktion [%] Investitionskosten [M ECU]
NOx Energie 1 Neuanlagen Bestehende
Rekuperator mit NOx-armen
Anlagen
Brennern (2. Generation) 50 25 1,0 2,2
Rekuperativbrenner
30 25 4,5 5,0
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER HR]. Basis ist ein erdgasbefeuerter Ofen mit einer Jahreskapazität von 1,5
Mt mit Standardbrennern und ohne Luftvorwärmung. Investitionskosten können standortbezogen sein
(Platzangebot, Auslegung der bestehenden Anlage, Anzahl der Seiten- und Bodenbrenner)
1 Prozentual entspricht die Energiereduktion einer Reduktion an SO2-, CO- und CO 2-Emissionen
Tabelle A.4.6: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Rekuperatoren und
Rekuperativbrenner
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 117

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.3.6 Oxyfuel Technologie
Beschreibung:
Normale Verbrennungsluft wird durch industriellen Sauerstoff ersetzt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch und CO2 Emissionen.
• CO-Reduktion und insgesamt reduzierte NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neue Öfen.
• Bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen.
Medienübergreifende Effekte:
• Höhere NOx-Konzentrationen, obwohl insgesamt NOx-Emissionen reduziert werden.
• Potentielles Sicherheitsrisiko durch die Verwendung von reinem Sauerstoff.
Referenzanlagen: diverse Fallstudien (meistens im Bereich Rostfreier Stahl)
Mindestens 50 Einheiten sind im normalen Produktionseinsatz; Tieföfen, Herdwagenöfen, Kastenöfen,
Bandöfen, Drehherdöfen, Rollenherdöfen usw. Mindestens 6 neue Anlagen sind in Schweden in
Betrieb.
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
• Geringe Investitionskosten.
• Hohe Betriebskosten, wenn nicht gleichzeitig die Produktion erhöht wird.
Motivation für die Implementierung:
• Erhöhte Produktivität.
• Brennstoffeinsparung.
• Insgesamt reduzierte NOx-Emissionen.
Referenzliteratur:
"All Oxy-Fuel in heating furnaces", Dr. Joachim von Schéele und Dipl. Ing. Tomas Ekman, "Nordic
Steel and Mining Review 2000", Seite 100.
A.4.1.3.7 NOx-arme Brenner
Beschreibung: siehe Kapitel D.2.1
Heutzutage stehen Brenner zur Verfügung, die NOx-armes Design und Luftvorwärmung miteinander
kombinieren, z.B. regenerative NOx-arme Brenner.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neue Öfen.
• Bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen (es kann beim Ersatz alter Brenner
Probleme wegen der Größe geben). [Com HR] Bestehende konventionelle Brenner können im
Allgemeinen in NOx-arme Brenner der 1. Generation umgebaut werden, in dem man die
Abschirmplatte des Brenners und den Brennerkopf verändert. Ein Umbau zu Brennern der 2.
Generation ist etwas schwieriger und erfordert die Änderung der Ofenausmauerung. [EUROFER
HR]
118 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Die interne Abgasrückführung, die für NOx-arme Brenner charakteristisch ist, reduziert die NOx-
Emissionen, kann aber zu höheren Energieverbräuchen führen.
Referenzanlagen:
EKO Stahl, Aceralia, Voest Alpine, Preussag, usw.
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Bei NOx-armen Brennern ist die NOx-Konzentration weniger abhängig von der
Luftvorwärmtemperatur. In der industriellen Praxis weisen NOx-arme Brenner hinsichtlich NOx-
Emissionen nicht immer die besten Resultate auf. Dies zeigt, dass der NOx-Ausstoß durch eine Reihe
anderer Parameter, wie z.B. Ofenbauweise, Brennstoff, Heiztemperatur, Betriebsart und
Instandhaltung, beeinflusst wird. [EUROFER HR] Besondere Sorgfalt ist daher bei den
Betriebsbedingungen und der Betriebsüberwachung notwendig.
Im Vergleich zu konventionellen Brennern können NOx-Emissionsreduktionen von ungefähr 30 %
erzielt werden. Der typische Wert für Erdgas liegt bei 300 mg NOx /Nm³.
Es wurden zwei Anlagen gemeldet, die mit Kokereigas und Schweröl betrieben werden und bei denen
die garantierten Emissionswerte bei 330 mg NOx/m 3 (trockenes Abgas bei 5 % O2) liegen. [DFIU]
Beispiele
Voest Alpine betreibt 2 Stoßöfen (350 t/h) und 2 Wärmebehandlungsöfen. Eine Reduktion der NOx-
Werte wird nur bei Brennerkapazitäten über 20 % erreicht. Während betriebsbedingter Verzögerungen
oder unvorhergesehener Betriebsstörungen (Brennerkapazität < 20 %) können die NOx-Werte doppelt
so hoch sein (oder noch höher). Die gemeldeten Investitionskosten beliefen sich auf EUR 1 Mio./Ofen
(350 t/h). [Input-HR-1]
EKO Stahl betreibt einen Hubbalkenofen mit einer Kapazität von 200 t/h. Der Ofen ist mit NOxarmen
Brennern ausgestattet und wird mit Erdgas und einer Luftvorwärmtemperatur von 450° C
(Abgasvolumenstrom 140.000 m 3 /h) betrieben. Werte von 400 mg/m 3 für NOx und von

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.3.8 Selektive katalytische Reduktion (SCR)
Beschreibung:
Eine Sekundärmaßnahme zur Reduktion von NOx-Emissionen ist die selektive katalytische Reduktion
(SCR). Kapitel D.2.4. enthält die allgemeine technische Beschreibung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Einsatz von Ammoniak (Transport und Lagerung können gefährlich sein und unterliegen strengen
Sicherheitsbestimmungen).
• Risiko der Luftverschmutzung durch Ammoniak (Ammoniakschlupf).
• Möglicher Anstieg des Energieverbrauches. [Vercaemst 27.7]
• Möglicher Mehranfall von Abfall durch verbrauchten Katalysator, der aber vom Hersteller
wiederverarbeitet werden kann. Der Abfallanfall ist voraussichtlich sehr gering. [Vercaemst 27.7],
[Oekopol 7.9]
Referenzanlagen:
Hoogovens Steel, Hubbalkenofen [Com NL]
Technische Betriebsdaten:
Beispiel Corus/Hoogovens Warmwalzwerk Nr. 2 in IJmuiden:
In IJmuiden wird die SCR-Technologie bei einem Hubbalkenofen mit einer Produktionskapazität von
jährlich 2,3 Millionen Tonnen warmgewalzter Stahl eingesetzt. Aufgrund der speziellen Konstruktion
der Abgasleitung war es möglich, einen herkömmlichen Katalysator in die bestehende Leitung
einzubauen. Der Katalysator ist für den Einsatz im Temperaturbereich von 270 - 450 °C ausgelegt.
Kurzzeitige Temperaturen von bis zu 500 °C schaden dem Katalysator nicht. Mit dieser Anlage wird
eine Gesamtreduktionsrate von über 80 % erreicht. Die Anlagengenehmigung schreibt eine Reduktion
von 800 mg/Nm 3 auf 320 mg/Nm 3 und eine Reduktionsrate von über 85 % vor, die wahrscheinlich
eingehalten werden kann. Die Kostenquote für die SCR für den Hubbalkenofen bei Corus/Hoogovens
liegt bei NLG 4,20 pro kg NOx-Reduktion. [EUROFER 31.3] [EUROFER 3.4]
Noch wird in IJmuiden keine SCR hinter einem Stoßofen betrieben, befindet sich aber im Bau. Der
Betriebsstart ist für Juni 2000 geplant. Für einen zweiten Stoßofen ist der Einbau einer SCR für
Anfang nächsten Jahres geplant. Die Resultate dieser Anlagen werden wahrscheinlich viel schlechter
sein als beim Hubbalkenofen. Aufgrund der hohen Temperaturen des Abgases (75 % über 520°C)
muss ein noch nicht erprobter Katalysatortyp eingesetzt werden. Dieser funktioniert jedoch nur im
Temperaturbereich 300 - 520°C richtig. Bei Temperaturen über 520° kann wegen einer möglichen
Beschädigung des Katalysators kein Ammoniak mehr eingeblasen werden. Für den Fall, dass es nicht
möglichsein sollte mit den hohen Temperaturen fertig zu werden, d.h. technische Lösungen zu finden
oder zusätzliche Maßnahmen zu ergreifen, wird die NOx-Reduktion vermutlich nicht mehr als 30 %
betragen. [EUROFER 31.3]
Es wurden einige kritische Anmerkungen hinsichtlich der technischen Durchführbarkeit von SCR
gemacht, die ihre Anwendbarkeit bei Wärmöfen einschränken könnte:
• Es werden einige praktische Probleme bei der Anwendung von SCR bei Stahlwärm- und
Behandlungsöfen erwartet, weil die Produktionsrate (und damit die Wärmezufuhr) und die
Temperaturprofile nicht stationär sind. Um einen übermäßigen Ammoniakschlupf oder überhöhte
NOx-Werte im Abgas zu vermeiden, muss die Ammoniak-Einblasrate kontrolliert und den sich
120 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
schnell ändernden Abgasvolumenströmen und NOx-Konzentrationen angepasst werden. [ETSU-
GIR-45]
• Die SCR-Technologie erfordert gewissen Grenzen für Temperatur und Volumenströme, die
möglicherweise von einigen Anlagen nicht eingehalten werden können. [DK 30.6]
• Die für SCR erforderlichen Abgastemperaturen sind möglicherweise nicht immer realisierbar.
Wenn die Temperaturen zu hoch liegen, müsste Verdünnungsluft zur Kühlung zugefügt werden,
was möglicherweise nicht akzeptabel ist. [ETSU-GIR-45]
• Bei regenerativen Brennern wäre der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung beeinflusst, es sei
denn, die SCR könnte auf halber Strecke im Regeneratorbett eingebaut werden, d.h. das
Regeneratorbett müsste geteilt werden. [ETSU-GIR-45]
• Viele Anlagen betreiben aus Gründen der Energieeffizienz eine Wärmerückgewinnung. Das
Abgas hat dannach eine Temperatur zwischen 150 – 210 °C und müsste wieder erwärmt werden,
damit der Katalysator der SCR richtig funktionieren kann; zusätzliche Energie wäre nötig.
[EUROFER 2.7]
• Da nur sehr begrenzte Erfahrungen mit der Anwendung von SCR bei Wärmöfen vorliegen (nur
eine Anlage und nur ein Hubbalkenofen), ist nicht sicher, ob die Technik unter allen Temperatur-
und Luftverhältnissen funktioniert. [EUROFER 30.6]
• Bei höheren Staubkonzentrationen im Abgas, z.B. wenn Schweröl als Brennstoff verwendet wird,
könnten Entstaubungsmaßnahmen zum Schutz des Katalysators notwendig sein. [EUROFER 2.7]
• Bei integrierten Hüttenwerken werden werkseigene Gase (Gichtgas, Konvertergas, Kokereigas)
als Brennstoff eingesetzt. Diese enthalten normalerweise vernachlässigbare Spuren von Zink oder
anderen Metallen, sie könnten den Katalysator aber vergiften und so seinen Wirkungsgrad und
seine Standzeit reduzieren. [EUROFER 2.7]
• Ein Problem könnte die Bildung von sauren Ammoniumsulphat- oder Bisulphatpartikeln
[(NH4)2SO4 bzw. (NH4) HSO4] sein. Diese können durch Reaktion von überschüssigem, aus dem
Katalysator ausgeschlepptem Ammoniak mit SO2 und SO3 in nachfolgenden, kühleren
Abgaszonen entstehen. Ablagerung dieser Partikel können Anbackungen, Erosion und Korrosion
an nachfolgenden Anlagenteilen verursachen. Die Bildung von Ammoniumsulphat wird durch
leicht unterstöchiometrische Zugabe von NH3 (0,9 – 1,0 Mol pro Mol NOx) zur Vermeidung von
Ammoniakverschleppungen minimiert. [HMIP-95-003], [ETSU-GIR-45]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: NLG 4,20 pro kg NOx-Reduktion [EUROFER 3.4]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: [HMIP-95-003], [ETSU-GIR-45], [EUROFER 31.3]
A.4.1.3.9 Selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR)
Beschreibung:
Kapitel D.2.5 enthält die allgemeine technische Beschreibung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Einsatz von Ammoniak (Transport und Lagerung können gefährlich sein und unterliegen strengen
Sicherheitsbestimmungen).
• Risiko der Luftverschmutzung durch Ammoniakverschleppung (Ammoniakschlupf).
Referenzanlagen:
Avesta Sheffield, Hubbalkenofen
Stahlverarbeitung 121

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Beispiel Avesta Sheffield:
Im Walmwalzwerk werden beim Walzen von rostfreien Stahlbändern aus Brammen zwei
Hubbalkenöfen eingesetzt. Diese haben jeweils eine Kapazität von 100 t/h und werden mit
Propan/Butan befeuert. Ofen A (geliefert von Stein Heurty) wurde 1992, Ofen B (geliefert von
Italimpianti) 1996 in Betrieb genommen.
Da diese Öfen die größte Punktquelle für NOx-Emissionen darstellten, wurden Maßnahmen ergriffen,
diese durch den Einsatz von SNCR zu reduzieren. Die SNCR-Einheit umfasst im Wesentlichen einen
Ammoniaklagertank (25 % Wasserlösung), Pumpen, Rohrleitungen, Einblaslanzen und ein
computergesteuertes Mess- und Regelsystem. Über dieses System wird Ammoniak entsprechend der
kontinuierlichen Messung der NOx-Konzentration in den Abgasstrom jeden Ofens zugegeben. Die
Anlage wurde im Oktober 1999 in Betrieb genommen und im Laufe des Herbstes eingefahren.
Emissionsmessungen im Januar 2000 lieferten die folgenden Ergebnisse (NOx gemessen als NO2):
NOx-Konzentration Reduktion NOx
[mg/MJ Brennstoff] [%] [mg/Nm 3 ]
Ofen A 74 70 205
Ofen B 62 30 172 (Ammoniakverschleppung 5 mg/Nm 3 )
Die Werte sind das Ergebnis von kontinuierlichen Messungen über 32 Stunden bei Ofen A und 42
Stunden bei Ofen B. Sie gelten als normal und es wird erwartet, dass sie auch während des
Dauerbetriebes auf diesem Level bleiben.
Der Grund für die geringere Reduktion bei Ofen B ist die Tatsache, dass der Stickoxidgehalt ohne
Ammoniak geringer ist als bei Ofen A.
Folgende Kosten wurden dem schwedischen ’Environment Court’ im Dezember 1999 im Rahmen
eines Berichtes über die Möglichkeiten der NOx-Reduktion bei diesen Öfen mitgeteilt:
Investitionskosten (Einbau sowie alle Einfahrkosten und Kosten für die gesamten Geräte):
SEK 6,3 Mio. (EUR 0,76 Mio.) 2
Betriebskosten (im Wesentlichen für Ammoniak und Instandhaltung):
SEK 1,4 Mio. pro Jahr (EUR 0,169 Mio. pro Jahr)
Kapital- und Betriebskosten gesamt: SEK 3,3 Mio. pro Jahr (EUR 0,40 Mio. pro Jahr)
Mit der oben dargestellten NOx-Reduktion können die NOx-Emissionen um 60 Tonnen pro Jahr
reduziert werden, dies entspricht spezifischen Kosten von SEK 55 (EUR 6,63) pro kg NOx-Reduktion
(gemessen als NO2). [EUROFER 17.4]
Andere Quellen berichten Wirkungsgrade für die NOx-Minderung mittels SNCR von typischerweise
50 – 60 % mit einer Ammoniakverschleppung von 20 - 30 ppm [ETSU-GIR-45], aber auch höhere
Reduktionsraten von bis zu 85 % wurden gemeldet, und zwar für Ammoniakeindüsung bei einem
erdgasbefeuerten Regenerativbrenner. Weitere Quellen berichteten von der Eindüsung von Ammoniak
und Harnstoff in das Abgas eines mit Gicht- und Kokereigas betriebenen Brenners (betrieben mit einer
Luftvorwärmtemperatur von 900 ºC). Bei beiden Zugabestoffen lag die maximale Reduktion in der
Größenordnung von 80 %. Diese Daten stammen von einem Testofen (Tiefofen im Maßstab 1:3) mit
weniger als 600 kWth. [HMIP-95-003]
2 Die Umrechnung der Kosten in EUR erfolgte mit einem Wechselkurs von EUR 0,12 für 1 SEK.
122 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Es wurden einige kritische Anmerkungen hinsichtlich der technischen Durchführbarkeit von SNCR
gemacht, die ihre Anwendbarkeit bei Wärmöfen einschränken könnte. Die Probleme beim Einsatz von
SNCR bei Wärmöfen hinsichtlich zu großer Schwankungen in den Prozessbedingungen
(Abgastemperatur, Volumenstrom usw.) und der Nichtverfügbarkeit eines geeigneten
Temperaturfensters sind wahrscheinlich dieselben wie beim Einsatz der SCR (s. oben):
• Das Temperaturfenster für SNCR ist in etwa 850 – 1100 ºC (abhängig von der eingedüsten
Substanz). Bei Regenerativsystemen mit Ofentemperaturen von weit mehr als 1000 ºC ist die
Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass dieser Temperaturbereich mitten im Regeneratorbett liegt, was
gegen den Einsatz dieser Methode sprechen würde. Die Regelung des Prozesses würde sehr
schwierig, wenn man einem Temperaturfenster „folgen“ wollte, dessen Lage im Ofen/Brenner mit
Wärmezufuhr und Produktionsrate wechselt. [HMIP-95-003], [EUROFER HR]
• Nachteil der SNCR-Technologie ist die Bildung von Ammoniumsulphat durch ausgetragenes,
überschüssiges NH3. Durch Verwendung von sauberen gasförmigen Brennstoffen in Verbindung
mit SNCR sollten die angedeuteten möglichen Probleme mit Anbackungen und korrosiven
Verbindungen vermieden werden können. [HMIP-95-003]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Die Kostendaten der schwedischen Anlagen zeigten, dass die
spezifischen Kosten von EUR 6,63 pro kg NOx-Reduktion zu zusätzlichen Kosten in Höhe von EUR
0,33 bei der Herstellung von 1 Tonne Walzstahl führten. Bei einem Preis von etwa EUR 400 pro
Tonne Warmbreitband liegt die Kostensteigerung somit bei 0,08 %. Die Jahresproduktion der beiden
untersuchten Anlagen lag bei ca. 1,2 Million Tonnen Walzstahl. [Germany 7.4]
Motivation für die Implementierung:
Lokale regulatorische Aspekte haben zum Einbau der SNCR-Einheitengeführt, denn dem Werk war
ein Grenzwert für die jährliche NOx-Emissionsfracht gesetzt worden. Eine gewünschte
Produktionserhöhung konnte nur durchgeführt werden, wenn gleichzeitig die
Emissionskonzentrationen reduziert wurden. Hierfür war SNCR als beste Lösung angesehen worden.
Referenzliteratur: [HMIP-95-003], [ETSU-GIR-45], [EUROFER 17.4]
A.4.1.3.10 Externe Abgasrückführung (AGR)
Beschreibung: siehe Kapitel D.2.3
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• In Praxis kann es bei Nachrüstungen Probleme bei der Installation von Leitungen geben, weil
Anlagenteile/-stellen schwer erreichbar sind.
• Möglicherweise schwer regelbar, wenn die Abgaszusammensetzung und somit die Abgasvolumen
variieren (z.B. bei integrierten Werken in denen gemischte betriebseigene Gase verwendet
werden).
Medienübergreifende Effekte:
• Möglicherweise erhöhter Brennstoffverbrauch (so lange Abgasvolumenstrom und Temperatur
nicht durch die AGR geändert werden, bleiben Verbrennungseffizienz und Brennstoffverbrauch
gleich, aber dies beinhaltet eine Erhöhung der Luftvorwärmtemperatur).
Referenzanlagen:
Stahlverarbeitung 123

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Für einen kokereigas-betriebenen Brammenwärmofen mit einer Kapazität von mindestens 140 t/h
wurden NOx-Reduktionen von 51,4 %, 69,4 % und 79,8 % (Basislevel 657 mg/m 3 ) für 10 %, 20 %,
und 30 % Abgasrückführung berichtet. [ETSU-GIR-45]
Berichtete Daten über einen Anstieg des Brennstoffverbrauchs (und damit der CO2-Emissionen)
verschiedener Brennerarten lagen zwischen 1,1 und 9,9 % (die Abgasrückführung lag zwischen 10
und 50 %). [ETSU-GIR-45]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.3.11 Abhitzekessel
Beschreibung:
Abhitzekessel können zwischen dem Ofenaustritt und dem Kamin - dies reduziert den Wirkungsgrad
des Wärmetauschersystems - oder zwischen dem Wärmetauscher und dem Kamin eingebaut werden.
Im Abhitzekessel wird die im Abgas enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf verwendet. Die
Abgastemperatur hinter dem Abhitzekessel wird auf ca. 200 °C abgesenkt. Der so an dieser Stelle
erzeugte Dampf erspart den Energieeinsatz an andere Stelle (z.B. im Kraftwerk oder in Heizstationen).
Dadurch können große Energie- und Emissionseinsparungen erzielt werden.
Der so erzeugte Dampf kann innerhalb des Walzwerks in Heizsystemen oder außerhalb zur Erzeugung
von Strom in Kraftwerken oder in kommunalen Fernwärmesystemen genutzt werden. [EUROFER
HR]
To saturated steam net To overheated
Steam drum
steam net
Make up water
Flue gas from Furnace
Steam drum = Dampffass
To saturated steam net = zum Netz für gesättigten Dampf
To overheated steam net = zum Netz für überhitzten Dampf
Economiser = Vorwärmer
Evaporiser = Verdampfer
Economiser
Evaporiser
Waste heat
boiler
Overheater
Bild A.4-3: Schematische Darstellung eines Abhitzekessels
[EUROFER HR]
Waste heat boiler = Abhitzekessel
Overheater = Überhitzer
Flue gas from Furnace = Abgas vom Ofen
Make up water = Frischwasserzugabe
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Effiziente Energienutzung.
• Ressourcenschonung, da Brennstoff an anderen Stellen eingespart wird; Emissionsreduktion.
124 Stahlverarbeitung

Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, vorausgesetzt der benötigte Platz ist vorhanden.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Voest Alpine (2 Kessel), Svenskt Stål AB
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Teil A/Kapitel 4
Beispiel Voest:
Dampftemperatur: 320 o C
Dampfdruck: 18 bar
Abgastemperatur nach dem Kessel: 200 o C
Energierückgewinnung: 0,17 GJ/t (12 % des Brennstoffverbrauches)
Investitionskosten: 4,5 M Euro/ Kessel (65t/h)
Abhitzekessel
Reduktion 1 [%] Investitionskosten [M ECU]
NOx Energie 2 Neuanlagen Bestehende
Anlagen
15 15 4,0 4,0
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER HR]. Basis ist ein erdgasbefeuerter Ofen mit einer Jahreskapazität von 1,5
Mt mit Standardbrennern und ohne Luftvorwärmung. Investitionskosten können standortbezogen sein
(Platzangebot, Auslegung der bestehenden Anlage, Anzahl der Seiten- und Bodenbrenner)
1 Der Effekt von Abhitzekesseln ist in Kombination mit Rekuperatoren oder Regenerativbrennern vernachlässigbar.
2 Prozentual entspricht die Energiereduktion einer Reduktion an SO2-, CO- und CO 2-Emissionen.
Tabelle A.4.8: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Abhitzekessel
Die Installation eines Abhitzekessels macht nur Sinn, wenn auch der entsprechende Bedarf (d.h.
Verbraucher) für Dampf vorhanden ist. Nur geringe Effekte werden erzielt, wenn der Abhitzekessel in
Kombination mit einer effektiven Wärmerückgewinnung durch Wärmetauscher oder
Regenerativsysteme und mit einem geeignetem Ofendesign installiert wird. [EUROFER HR]
Motivation für die Implementierung: - Verminderter Energieverbrauch, finanzieller Vorteil.
Referenzliteratur:
A.4.1.3.12 Optimiertes Gleitschienen-Design zur Reduzierung von
Kühlschatten
Beschreibung:
Kühlschatten-Kompensationseinrichtung
Brammen, die im Stoßofen erwärmt werden, liegen auf wassergekühlten Gleitschienen, die lokale
Unterkühlungen (Kühlschatten) am Boden der Brammen verursachen. Diese müssen während der
Verweilzeit im Ausgleichsherd kompensiert werden, um Dickenunterschiede im fertigen Produkt zu
vermeiden.
Die Haltedauer kann reduziert werden, wenn Kühlschatten durch Einsatz geeigneter Methoden, z.B.
induktive Erwärmung (Kühlschatten-Kompensationseinrichtung) vermieden werden. Verluste durch
die Kühlsysteme und die Ofenwand sind konstant und unabhängig davon, ob der Ofen unter Voll- oder
Teillast gefahren wird.
Wesentliche ökologische Vorteile: Die Reduzierung der Verweildauer im Ausgleichsherd und damit
der Gesamtdurchlaufzeit resultiert in Energieeinsparungen. Es wurde aber auch berichtet, dass
Stahlverarbeitung 125

Teil A/Kapitel 4
Kühlschatten-Kompensationseinrichtungen hohe Energieverbräuche für das induktive Heizen
aufweisen. [Com2 HR]
Gleitschienen-Aufsätze
Eine zusätzliche Maßnahme zur Verringerung von Kühlschatten ist die Verwendung so genannter
Gleitschienen-Aufsätze. Diese Aufspannvorrichtungen für die wassergekühlten Gleitschienen sind aus
speziellem Material (Metall-Legierungen oder Keramik), das die Wärmeableitung vermindert.
Wesentliche ökologische Vorteile: Wie bei der Kühlschattenkompensation ist eine Reduzierung der
Verweildauer im Ausgleichsherd und damit einhergehend ein größerer Durchsatz und ein verminderter
Energieverbrauch möglich.
Gleitschienenversatz
In modernen Hubbalkenöfen sind die materialtragenden Teile im Ofen nicht in einer Linie angeordnet,
sondern – besonders zum Austragsende des Ofens hin – seitlich versetzt. So werden die
Unterkühlungsstellen verteilt und Kühlschatten vermindert.
Wesentliche ökologische Vorteile: Qualitätsverbesserung und Abfallreduktion.
Anwendungsbereich:
• Gleitschienenaufsätze und seitlich versetzte Schienen sind nur für Neuanlagen anwendbar, da sie
in der Designphase bereits berücksichtigt werden müssen.
• Kühlschatten-Kompensationseinrichtungen: Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Die gemeldete Reduktionen für Schienenversatz, Kühlschatten-Kompensationseinrichtungen oder
Gleitschienenaufsätze betrugen 1 % für den Energieverbrauch und 1 % für die NOx-Emissionen.
[EUROFER HR]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.3.13 Reduzierung der Energieverluste an Materialvorschubeinrichtungen
Beschreibung:
In Wärmöfen werden einige Bauteile durch Wasserkühlung geschützt, umso ihre physikalischen
Eigenschaften zu erhalten. Zu diesen Bauteilen zählen u.a. Türen, Stürze,
Brammentransportmechanismen und -trageeinrichtungen. Wassergekühlte Bauteile führen zu großen
Energieverlusten. So können bei kontinuierlichen Öfen (Hubbalkenöfen) unter normalen
Betriebsbedingungen die Verluste durch das Brammentransportsystem 6 bis 12 % des
Brennstoffeinsatzes ausmachen. Gegen Ende der Ofenreise, wenn die Isolierung der gekühlten
Komponenten sich verschlechtert, können die Verluste sogar 20 bis 25 % ausmachen. [ETSU-G76],
[Com2 HR]
Verluste durch Brammenträgersysteme können in der Designphase minimiert werden, indem die
Anzahl der gekühlten Träger und Stützen optimiert/reduziert und eine geeignete Isolierung
gewählt wird. [ETSU-G76]
126 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Es wurde eine Reduktion der Kühlungsverluste in Höhe von 26,7 GJ/h (dies entspricht einer
Brennstoffeinsparung von 44,5 GJ/h) berichtet. [ETSU-G76]
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Öfen.
• Bei bestehenden Öfen können Optimierungsmaßnahmen während Instandhaltungsarbeiten an der
Feuerfestauskleidung ausgeführt werden. [Com2 HR]
Medienübergreifende Effekte:
• Reduktion der Abwassermenge (46 %). [ETSU-G76]
• Verminderter Energieverbrauch der Einstoßvorrichtungen. [ETSU-G76]
• Reduzierung der Kühlschatten, verbesserte Qualität. [ETSU-G76]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.3.14 Verdampfungskühlung für Ofengleitschienen
Beschreibung:
Energieverluste bei der Gleitschienenkühlung können durch Installation eines geschlossenen
Druckkühlungskreislaufs, bei dem eine Mischung aus ca. 95 % Wasser und 5 % gesättigtem Dampf
zirkuliert zur Erzeugung von Dampf genutzt werden. Der bei der Kühlung der Gleitschienen oder
Stützträger erzeugte Dampf wird aus dem Kreislauf ausgeschleust und anderen Verbrauchern
zugeführt. [EUROFER HR]
Water steam circulation
Furnace
Steam produced
Water supply
Furnace skid system
Steam produced = produzierter Dampf
Steam drum = Dampffaß
Recirculation Pump = Zirkulationspumpe
Furnace skid system = Gleitschienensystem des Ofens
Steam drum
Recirculation
Pump
Furnace = Ofen
Water steam circulation = Wasserdampfzirkulation
Water supply = Wasserversorgung
Bild A.4-4: Typisches Schema einer Verdampfungskühlung für Ofengleitschienen
[EUROFER HR]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Effiziente Energienutzung, dadurch Ressourcenschonung, da an anderer Stelle Brennstoff zur
Dampferzeugung eingespart wird; Emissionen werden reduziert.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Stahlverarbeitung 127

Teil A/Kapitel 4
• Nur sinnvoll, wenn Bedarf an Dampf besteht. [ETSU-G76]
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
Referenzanlagen: Svenskt Stål AB, EKO Stahl
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel EKO Stahl [Input-HR-1]
- durchschnittlicher Arbeitsdruck im Kessel 23 bar
- durchschnittliche Temperatur des Kühlwassers 222 o C (bei23 bar)
- mögliche Dampfproduktion für die Turbine: 10 – 41 t/h (abhängig vom Zustand des
Feuerfestmaterials und der Betriebs-bedingungen
des Ofens)
- Generatorkapazität: 4,16 MW
- Dampfproduktion (Kalteinsatz): Ø 18 t/h
- Dampfproduktion (Heißeinsatz): Ø 22 t/h
- Energierückgewinnung: n.a.
Die folgenden allgemeinen Reduktionspotentiale und Kostendaten wurden berichtet:
Verdunstungskühlung von
Reduktion 1 [%] Investitionskosten [M ECU]
NOx Energie 2 Neuanlagen Bestehende
Anlagen
Ofengleitschienen 7 7 4,0 4,0
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER HR]. Basis ist ein erdgasbefeuerter Ofen mit einer Jahreskapazität von 1,5
Mt mit Standardbrennern und ohne Luftvorwärmung. Investitionskosten können standortbezogen sein
(Platzangebot, Auslegung der bestehenden Anlage, Anzahl der Seiten- und Bodenbrenner)
1
Der Effekt von Verdunstungskühlung für Ofengleitschienen ist in Kombination mit Rekuperatoren oder
Regenerativbrennern vernachlässigbar.
2
Prozentual entspricht die Energiereduktion einer Reduktion an SO2-, CO- und CO2-Emissionen. Tabelle A.4.9: Typische erreichbare Reduktionen und Kosten für Verdunstungskühlung von
Ofengleitschienen
Nur geringe Effekte sind zu erwarten, wenn Verdampfungskühlung von Ofengleitschienen mit guter
Isolierung der Schienen kombiniert wird.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.3.15 Vorwärmvorrichtung für das Einsatzgut
Beschreibung:
Die im Abgas von Wärmöfen enthaltene Wärme kann genutzt werden, um das Einsatzmaterial
vorzuwärmen, indem man das heiße Abgas von oben und unten auf die Brammen bläst. Sogar nach
Regenerativbrennern und einem Abhitzekessel kann das Abgas noch genügend Wärme beinhalten, um
Brammen auf 400 °C zu erwärmen. Bild A.4-5 zeigt als Beispiel eine vorgeschaltete
Brammenvorwärmung bei einem Stoßofen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch bei Wärmöfen (20 %).
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende kontinuierliche Wärmöfen (in den Fällen, wo eine Vorwärmzone für das
Einsatzmaterial nicht schon in den Ofen integriert ist).
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
128 Stahlverarbeitung

Referenzanlagen: Preussag Stahl, Salzgitter
Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Beispiel:
Die in Bild A.4-5 gezeigte Brammenvorwärmung ist zwei Stoßöfen vorgelagert, die jeweils eine
Kapazität von 300 t/h haben und über Regenerativbrenner befeuert werden. Die Wärme des Abgases
wird zunächst in einem Abhitzekessel genutzt. Danach hat das Abgas immer noch eine Temperatur
von 500 – 600 °C und wird eingesetzt, um im Vorwärmer die Brammen auf bis zu 400 °C zu
erwärmen. Das Abgas, das den Vorwärmer verlässt, hat noch eine Temperatur von 300 °C und wird
verwendet, um die Verbrennungsluft der Regenerativbrenner des Ofens mittels Ölwärmetauscher auf
150 °C zu erwärmen. Das Abgas wird mit einer Temperatur von 200 °C abgeleitet. [StuE-113-10]
Waste Gas/Oil = Abgas/Öl
Waste Gas =Abgas
Flap clossed = Klappe geschlossen
Waste Heat Boiler Steam = Abhitzekesseldampf
Air = Luft
Bild A.4-5: Prinzip der Brammenvorwärmung mittels Abgas
[StuE-113-10]
Pusher-type Furnace = Stoßofen
Hot Charging = Heißeinsatz
from Continuous Casting = vom Strangguß
Slab Preheating Installation = Brammenvorwärmanlage
Cold Charging = Kalteinsatz
Alternativ zu Vorwärmern kann die Wärme des Abgases bei sehr langen Hubbalkenöfen auch in einer
unbefeuerten langen Vorwärmzone genutzt werden. [StuE-113-10]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.3.16 Wärmekonservierungkästen / Thermoabdeckung
Beschreibung:
Wärmekonservierungskästen oder isolierte Kammern werden eingesetzt, um die Wärmespeicherung
im Stahl zu erhöhen und um die Quelle des Heißeinsatzmaterials mit dem Ofen zu verbinden.
Halbzeug, das aufgrund des Walzprogramms oder aufgrund von Betriebsunterbrechungen nicht sofort
chargiert werden kann, wird nicht in einem offenen Lager, sondern in den ungeheizten,
wärmeisolierten Kästen zwischengelagert. Der Wärmeverlust der Brammen wird reduziert und die
Einsatztemperatur auf einem hohen Niveau gehalten. Im Durchschnitt beträgt die Lagerzeit von
Stahlverarbeitung 129

Teil A/Kapitel 4
Brammen acht Stunden. Die Temperatur von isoliert gelagerten Brammen ist etwa 220 °C höher als
die von offen gelagerten Brammen. [EUROFER HR], [ETSU-G76]
Eine andere Methode, die Wärmeverluste von Brammen zwischen dem Ofen und dem Walzgerüst zu
verringern und somit die Betriebstemperatur von Öfen zu reduzieren, besteht in der Anbringung von
isolierten Wärmeschutzschilden (Thermoabdeckungen).
Der Wärmeverlust zwischen Strangguss und Wärmofen kann auf die gleiche Weise reduziert werden.
[DFIU98], [ETSU-G76]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch bei Erwärmen.
• Thermoabdeckungen für den Transport von Brammen vom Strangguss zum Wärmofen können ca.
0,33GJ/t einsparen. [DFIU98]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Alle Stranggussanlagen mit nachfolgendem Walzwerk. [Com A]
• Einschränkungen ähnlich denen bei Heißeinsatz. [Input-HR-1]
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
Referenzanlagen:
• VA Stahl Linz, (max. 5000 t), Österreich [Input-HR-1].
• HADEED, Saudi Arabien [Com A].
• Stahlwerke Bremen [STuE-117-5].
Technische Betriebsdaten:
Beispiel
Eine Studie (mittels numerischer Modelle) über potentielle Maßnahmen zur Erhöhung der Temperatur
von stranggegossenen Brammen beim Einsatz in den Wärmofen wurde bei den Stahlwerken Bremen
durchgeführt. Die Ergebnisse der Computersimulation und von Messungen an der Anlage zeigten,
dass die Kerntemperatur der Brammen direkt nach dem Giessen bei ca. 950 °C lag. Schon während
des Transportes ins Lager kühlten sie um 200 ° auf 750 °C ab. Während der Lagerungszeit von 24 h
sank die Temperatur der Brammen weiter ab, so dass die verbleibende Einsatztemperatur schließlich
bei 350 °C lag. Durch Optimierung der Synchronisation des Stranggusses und des Walzprogramms
konnte die Zwischenlagerzeit auf ein Drittel reduziert werden. Zusätzlich wurden die Brammen mit
Wärmeabdeckungen mit 50 mm Mineralwoll-Isolierschichten versehen. Es wurde nachgewiesen, dass
während einer 8-stündigen Lagerung, ausgehend von 750 °C, eine Einsatztemperatur von 700 °C
erhalten werden konnte. Im Vergleich zur alten Chargierpraxis (350 °C) stellt dies einen zusätzlichen
Energieeintrag in den Ofen von 0,26 GJ/t dar, der zur Hälfte der kürzeren Lagerzeit und zur Hälfte den
Thermoabdeckungen zugerechnet werden kann. [StuE-117-5]
130 Stahlverarbeitung

Heat Contents = Wärmeinhalt
Labeling = Beschriftung
Hot Storage = Heißlagerung
Bild A.4-6: Änderung der Lagerung zur Erhöhung der Einsatztemperatur
[StuE-117-5]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Amortisationszeit: 1 Jahr bei VA Stahl Linz [ComA].
Investitionskosten: EUR 2 Mio, Voest [Input-HR-1].
Motivation für die Implementierung:
• Erhöhte Ofen- und Walzwerkskapazität.
• Erhöhte Heißeinsatzrate in Verbindung mit CAQC. [Com A]
Teil A/Kapitel 4
Referenzliteratur:
Ideas and Concepts for Hot or Direct Charging, Paper No. 50, 7 th International Continuous Casting
Conference, May 20 – 22, 1996 [Com A].
A.4.1.3.17 Heißeinsatz / Direktwalzen
Beschreibung:
Im Gegensatz zum konventionellen Prozessablauf (Lagerung und Abkühlen des Einsatzmaterials) wird
die Restwärme in kontinuierlich gegossenen Brammen, Blöcken, Trägervorprofilen und Knüppeln
genutzt, wenn sie direkt (d.h. mit der enthaltenen Restwärme des Gießprozesses) in den Wärmeofen
chargiert werden. Mit ’Heißeinsatz’ bezeichnet man den Vorgang, wenn das Material bei
Temperaturen zwischen 300 und 600 o C eingesetzt wird, mit ’Direktwalzen’, wenn die
Einsatztemperatur zwischen 900 und 1000 o C liegt. Diese Techniken können nur eingesetzt werden,
wenn die Oberflächenqualität gut genug ist, so dass ein Kühlen und Flämmen nicht notwendig ist und
wenn die Produktionsprogramme im Stahl- und im Walzwerk entsprechend abgestimmt werden
können. Prozesscomputer werden eingesetzt, um die Arbeitsabläufe in beiden Abteilungen
entsprechend den Kundenbestellungen aufeinander abzustimmen und Walzprogramme zu erstellen.
Bild A.4-7 zeigt ein Beispiel für den Materialfluss in einem Werk, bei dem sowohl Kalt- als auch
Heißeinsatz möglich ist. Eine optimierte Produktionsplanung und die Synchronisation der
Produktionsabläufe eines Stahl- und Walzwerkes können Heißeinsatzraten von mehr als 60 % bei etwa
800°C erzielen. Es könnte allerdings ein Ausgleichsofen vor dem Walzwerk notwendig sein.
Stahlverarbeitung 131

Teil A/Kapitel 4
12
1
10
11
2
13
Bild A.4-7: Materialfluss für Kalt- und Heißeinsatz
[DFIU98]
6
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des Energieverbrauches (Brennstoffeinsparung).
• Reduktion der SO2-, CO- und CO2-Emissionen.
7
3
6
5
8
132 Stahlverarbeitung
4
9
Materialfluß mit Heiß- und Kalteinsatz
1. Brennschneidanlage
2. Rollgang
3. Quertransportt
4. Verteiler / Rollgang
Kalteinsatz
Heißeinsatz
10. Blockdrücker
11. Lagerrost
12. Kaltes Material
13. Beschickungsrost
6. Rollgang
7. Hubbalkenofen
8. Blocktransfer
9. Vorwalzgerüst
5. Blocktransfer
6. Rollgang
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Bei einigen Anlagen kann die Anwendung aufgrund von Anlagenauslegung und Betriebslogistik
eingeschränkt sein. Wichtige technische Parameter sind Walzwerkstyp und Konfiguration,
Entfernung zwischen Strangguss und Walzwerk (Zeit, die zum Transport zwischen beiden
benötigt wird) sowie die Stahlspezifikationen. Manchmal ist die Anwendung bei Öfen mit
ungeheizter Vorwärmzone nicht möglich. Darüber hinaus hängt die Realisierung des
Heißeinsatzes von der Installation von Techniken ab, die einen höheren Ofendurchsatz und eine
Temperaturnormalisierung (z.B. Seitenerwärmer) erlauben; außerdem spielen
Walzprogrammflexibilität, Möglichkeiten der Anpassung der Betriebsprogramme von Stahl- und
Walzwerk, Brammenqualität (Oberflächenqualität) usw. eine wichtige Rolle. [DFIU98], [ETSU-
G77]
Medienübergreifende Effekte:
• Reduzierte Verweilzeit im Ofen.
• Höhere Produktionsraten (z.B. 10 - 25 %).
• Verbesserte Ausbringung und Produktqualität wegen verringerter Verzunderung und Entkohlung.
• Abfallreduktion in nachfolgenden Prozessen, z.B. beim Entzundern.
• Temperatur des Abgases kann ansteigen. [ETSU-G77]
Referenzanlagen:
EKO Stahl, [Input-HR-1]
Rotherham Engineering Steels, [ETSU-CS-263]
Stahlwerke Thüringen [StuE-118-2]

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Tabelle A.1-10 verdeutlicht den Einfluss von Heißeinsatz auf den Energieverbrauch und die
Produktionszeit. Bei den aufgeführten Beispielen wurde bei einer Heißeinsatztemperatur von 400 °C
die Produktionsrate um 10 %, bei 700 °C um 25 % erzielt.
Einsatztemperatur
20 o C 400 o C 700 o C
Spezifischer
Energieverbrauch
(Brennstoff)
1,55 GJ/t 1,25 GJ/t 0,94 GJ/t
Prozentuale Reduktion 0 % 19 % 39 %
Wärmezufuhr Stahl 0,80 GJ/t 0,56 GJ/t 0,37 GJ/t
Verweildauer im Ofen 1
100 min 90 min 75 min
1 o
Basis für Beispiel: Knüppel, unlegierter Stahl, deckenbefeuerter Stoßofen, Austragtemperatur 1200 C
Tabelle A.4.10: Einfluss von Heißeinsatz auf Brennstoffverbrauch und Verweildauer
[ETSU-G77]
Beispiele
EKO Stahl Heißeinsatz von Brammen [Input-HR-1]
- Prozentualer Anteil des Heißeinsatzes: 4,63 – 31,65 %, Ø in 1998 14,64 %
- Durchschnittliche Einsatztemperatur der Brammen: 700 – 900 o C
- Brennstoffverbrauch (Erdgas): 17 Nm 3 /t
- Energieeinsparung: 0,6 GJ/t
Rotherham Engineering Steels Heißeinsatz von Blöcken [ETSU-CS-263]
- Prozentualer Anteil des Heißeinsatzes: 66.4 %
- Einsatztemperatur der Blöcke: ~ 700 o C
- Spezifischer Energieverbrauch (SEV): 1,1 GJ/t während Produktionsphasen
1,23 GJ/t inklusive Anheizenergie
Energieeinsparung: ~ 0,67 GJ/t (verglichen mit einem
Hubbalkenofen mit ähnlichem Konstruktionsverlusten,
Wirkungsgrad 67 % und SEV 1,9 GJ/t)
Stahlwerke Thüringen Heißeinsatz von Trägervorprofilen [StuE-118-2]
- Prozentualer Anteil des Heißeinsatzes: > 60 %
British Steel, Scunthorpe Heißeinsatz von kontinuierlich gegossenen Blöcken [Input-HR-1]
- Einsatztemperatur der Blöcke: Raum- bis Concast-Austrittstemperatur ~ 1300 o C
- Energieeinsparung: ungefähr 33 %
- Spezifischer Energieverbrauch (SEV): 1,35 GJ/t (2,1 GJ/t ohne Heißeinsatz)
Energieeinsparungen von 15 % für Heißeinsatz bei 300 °C wurden gemeldet [EUROFER HR].
Imatra Steel, Imatra Heißeinsatz von Blöcken
- Baustahlgüten, Knüppel / schwere Stäbe 74 / 26 %
- Prozentualer Anteil des Heißeinsatzes 91 – 93 %
- Direkt-Heißeinsatz 700 – 900 °C
- Einsatz über Heißpuffer (Erdgas gefeuert) 700 °C
- Durchwärmtemperatur 1.250 – 1.290 °C
- Spezifischer Energieverbrauch (SEV) 0,87 GJ/t (Durchschnitt für Produktion 1998 (98
% Erdgas + 2 % Elektrizität) inklusive Heißpuffer, Kalteinsatz,
Wochenenden und Anheizenergie).
Stahlverarbeitung 133

Teil A/Kapitel 4
Heißpuffer wird eingesetzt:
- um kurze Unterbrechungen im Walzwerk zu überbrücken
- um Unterscheide in der Produktionsgeschwindigkeit auszugleichen, wenn Stäbe
gewalzt werden (Gießgeschwindigkeit kann nicht reduziert und der
Geschwindigkeit des alten Walzwerkes angepasst werden
- zum langsamen Vorwärmen von kalten Blöcken nach Wochenende.
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Art der Investition Investitionskosten
Neuanlagen
Bestehende Anlagen
(M ECU)
(M ECU)
Heißeinsatz (bei 300 °C) 1,5 2,0
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER HR]. Basis ist ein erdgasbefeuerter Ofen mit einer Jahreskapazität von 1,5 Mt mit
Standardbrennern und ohne Luftvorwärmung. Investitionskosten können standortbezogen sein (Platzangebot,
Auslegung der bestehenden Anlage, Anzahl der Seiten- und Bodenbrenner)
Tabelle A.4.11: Investitionskosten für Heißeinsatz
[EUROFER HR]
Motivation für die Implementierung: - Verminderter Energieverbrauch.
Referenzliteratur:
A.4.1.3.18 Endabmessungsnahes Gießen / Dünnbrammengießen
Beschreibung:
“Endabmessungsnahes Gießen“ oder “Dünnbrammengießen“ beinhaltet verbesserte
Stranggusstechniken, bei denen die Dicke der produzierten Brammen so weit wie möglich der
Endproduktabmessung angenähert ist.
Die zur Verfügung stehenden Techniken unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Dicke der
Brammen (sie variiert zwischen 15 und 80 mm, während die konventionelle Dicke zwischen 150 und
300 mm liegt), durch die Wärmtechnologie und durch die Art der Verbindung zwischen Gießer und
Warmwalzwerk. Die zur Verfügung stehenden Dünnbrammengießtechniken sind:
• Compact Strip Produktion (CSP): mit trichterförmigen Kokillen und einer Gießdicke von
ungefähr 50 mm.
• Inline Strip Production (ISP): der ca. 60 mm dicke Gießstrang wird bei noch flüssigem Kern
durch Walzen unterhalb der Kokille leicht gewalzt, gefolgt von Formgebung nach Erstarrung,
erzielte Dicke 15 mm.
• Continuous Thin Slab Casting and Rolling (CONROLL): mit geraden parallelen Kokillen und
mit einer Gießdicke von 70 - 80 mm.
• Direct Strip Production (DSP): 90 mm Gießkokille und leichter Dickenreduktion auf 70 mm.
Die Gießmaschinen können mit allen wesentlichen Einheiten eines Fertigwarmwalzwerkes verbunden
werden, z.B. Fertigwalzgerüst, Planetenwalzwerk, Steckel-Walzwerk usw.
Bild A.4-8 und Bild A.4-9 zeigen beispielhaft die Schemata für CSP- und ISP.
Verschiedene Arten von Öfen, die eine einheitliche Brammentemperatur erzielen sollen, bilden die
Verbindung vom Gießer zum Warmwalzwerk. Je nach Art der Dünnbrammenproduktionsanlage
werden Tunnelöfen oder Cremona-Kästen verwendet. Hauptziel dieser Anlagen ist es, die Temperatur
der stranggegossenen Brammen mit unterschiedlichen Querschnitten und Längen (von 50 m bis
heutzutage erzielbaren 300 m), auszugleichen und zu vereinhaitlichen [Com2 HR] sowie die Zufuhr
von Walzgut zum Fertigwalzwerk zu regulieren. Je nach Anzahl der Gießstränge sind ein oder zwei -
durch einen Transfermechanimus verbundene - Öfen installiert. Die Feuerung und die
134 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Verbrennungssysteme der kontinuierlichen Öfen sind im Allgemeinen mit herkömmlichen Wärmöfen
vergleichbar.
Ladle
Tundish
Mould
Soaking furnace
Bild A.4-8: Schema des CSP-Prozeß
[DFIU98]
Ladle
Tundish
Mould
HRM (hot reduction
mill)
Bild A.4-9: Schema des ISP-Prozeß
[DFIU-99]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
Rolling mill
Coilbox
Rolling mill
Furnace
Cooling line
Coiler
Cooling line
Coiler
Anwendungsbereich:
• Anwendbar für Neuanlagen.
• Für die Produktion von niedriglegierten Stählen, hochfesten unlegierten und mikrolegierten
Baustählen und C-Stahl > 0,22 %. [STuE-118-5]
• Für die Produktion von rostfreiem Edelstahl (austenitische, ferritische sowie martensitische
Stahlgüten. (BHM, 142Jg. 1997, Heft 5, 210 – 214)) [Com A]
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
Stahlverarbeitung 135
CSP.ds4
ISP.ds4
Ladle = Pfanne
Tundish =Gießwanne
Mould = Kokille
Soaking furnace = Durchwärmofen
Rolling mill = Walzwerk
Cooling line = Kühlstrecke
Coiler = Haspel
Ladle = Pfanne
Tundish = Gießwanne
Mould = Kokille
HRM (hot reduction mill) =
Heißreduzierunganlage
Furnace = Ofen
Coilbox = Haspelbox
Rolling mill = Walzwerk
Cooling line = Kühlstrecke
Coiler = Haspel

Teil A/Kapitel 4
Referenzanlagen:
Brammenabmessungen Kapazität Walzdicke Start-
[mm]
[Mt/a] [mm] datum
Nucor
’Compact Strip Production’
50 x 900 - 1350 0,8 1,6 7/89
Crawfordsville, USA
50 x 500 – 1350 1 1,6 4/94
Nucor
50(75) x 1220 – 1560 1 1,5 8/92
Hickman, USA
50(75) x 1220 – 1560 1 1,5 5/94
Nucor, Berkeley County, USA 50 x 1680 1,5 1,2 3/97
Geneva Steel
150-250 x 3200 max or 50 1,9 Blech 7/94 – 95
Provo, USA
x 1880 max
AST, Terni, Italien 50 x 1000 – 1560 - - 12/92
Hylba SA, Monterrey, Mexiko 50 x 790 – 1350 0,75 1,2 11/94
Hanbo Steel
50 x 900 – 1560 1 1,5 6/95
Asan Bay, Korea
50 x 900 – 1560 1 1,5 12/95
Gailatin Steel, Warsaw, USA 50 x 1000 – 1560 1 2,1 2/95
Steel Dynamics, Butler, USA 40-70 x 990 – 1560 1,2 1,2 1/96
Nippon Denro lspal
Calcutta, Indien
50 x 900 – 1560 1,2 1,2 8/96
Amalgamated Steel Mills
Malaysia
50 x 900 – 1560 2 1,2 10/96
Ac. Compacta Bizkaya
Bilbao, Spanien
53 x 790 – 1560 0,91 1,3 7/96
Acme Metals
Riverdale, USA
50 x 900 – 1560 0,9/1,8 1,25 10/96
’Inine Strip Production’ (Gießwalzen)
Arvedi ISP Works
60
Cremona, Italien
* x 1070 - 1250
0,5 1,2 1/92
*
(Reduzierung auf 40
Posco, Kwangyang, Korea
während der Erstarrung)
75 * x 900 - 1350
1 1,0 1996
*
(Reduzierung auf 60 0,8 1,0 1996
während der Erstarrung)
Nusantara Steel Corp
Malaysia
?
Saldanha, Südafrika (1,4) 1
?
Ipsco, USA (1) 1
?
Pohang Iron and Steel
South Korea
(2) 1
Hoogovens Staal 2
Ijmuiden, NL
70 – 90 x ??
CONROLL
(1,3) 1 – 2,5
Avesta, Schweden 80-200 x 660–2100 - - 12/88
Armco, Mansfield, USA 75-125 x 635-1283 0,7/1,1 1,7 4/95
Voest Alpine, Linz, Österreich
’Direct Strip Production’
?
Algoma, CAN 3
90 * x 200
1 11/97
*
(Reduzierung auf 60
während der Erstarrung)
Bemerkung: Datenquelle [Jahrbuch Stahl 1996], Basisjahr für die Informationen1995
1
Quelle [StuE-116-11], bestellte Anlagen, Basisjahr für die Informationen1996
2 Quelle [Steel News, März 1998]
3 Quelle [algoma.com]
Tabelle A.4.12: Dünnbrammengießanlagen (im Juli 1995)
136 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Die Produktion von 1 bis 3 mm dickem Warmband mittels konventioneller Brammengießtechnik – mit
einer Einsatztemperatur von 20 ºC und einer Austragstemperatur von 1200 o C – erfordert einen
spezifischen Energieeinsatz von 1,67 GJ/t. Eine Dünnbrammengießanlage – mit einer
Einsatztemperatur für den Ofen von 960 ºC und einer Austragstemperatur von 1150 o C – hat einen
spezifischen Energieverbrauch von 0,50 GJ/t.
Mittels Dünnbrammengießen hergestellte Stahlgüten (kommerzielle Produktion):
- einfache unlegierte Stähle außerhalb des peritektischen Bereiches (CSP).
(0,065 – 0,15 %C) (CSP).
- hochlegierte und rostfreie Stähle (CSP).
- unlegierte Baustähle (ISP).
- legierte Baustähle (ISP).
- Großrohrstahl (HSLA) (ISP).
- Stahl für Ölpipelines/-rohre(ISP).
- Hochlegierte austenitisch und ferritische Stähle (ISP)
- Rostfreie Stähle CONROLL [Near-Net-Shape].
- kohlenstoffarme und ultra-kohlenstoffarme Stähle (CSP) [StuE-118-5], [AC-Kolloq].
- C-Stahlgüten > 0,22 %.
- hochfeste (mikro- und unlegierter) Baustähle.
- Tiefziehgüten.
- Mikrolegierte Nb-Stähle.
- Cu legierte Baustähle [Near-Net-Shape].
Elektrische Energie 1
(Umformenergie)
Wärmenergie
(Brennstoffverbrauch) 2
Konventionelle Produktionslinie
Typische Verbrauchswerte
72 - 115 kWh/t
Durchschnitt 94 kWh/t (berichtet
durch die Mitglieder der Shadow
Group)
ungefähr 1300 - 1900 MJ/t
Dünnbrammen-Produktionslinie
Typische Verbrauchswerte
ungefähr 70 kWh/t (nur Umformung)
ungefähr 77 kWh/t (incl. Coilkasten)
ungefähr 300 - 650 MJ/t
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER HR]
1 Abhängig vom Grad der Verformung, Temperatur des Zwischenproduktes, Materialhärte.
2 Brennstoffverbrauch ist abhängig von Ofendesign und Dicke der eingesetzten Brammen.
Tabelle A.4.13: Vergleich der Verbrauchsdaten von konventioneller Produktion und
Dünnbrammenproduktion
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Dünnbrammengießtechnologie hat den Markt für Flachstahl Elektrostahlwerke geöffnet, die zuvor
mehr oder weniger auf Langprodukte festgelegt waren. Der Einsatz dieser Technologie verkleinert die
Gießanlagen und macht Vorwalzwerke überflüssig, wodurch sich die Investitionskosten reduzieren.
Warmband, im Marktsegment unkritischer Oberflächengüten, kann nun mit Kapazitäten von 0,8 – 1,0
Mt/Jahr (Einstang-Gießer) ökonomisch produziert werden.
Motivation für die Implementierung:
Ökonomische/finanzielle Vorteile aufgrund von Energieeinsparungen und verkürzter Produktionszeit.
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 137

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.3.19 Endabmessungsnahes Gießen/Vorprofil-Gießen (Beam Blank)
Beschreibung:
Eine andere, weiter verbreitete Form des endabmessungsnahem Giessens wird im Bereich der
Langprodukte (Baustähle) eingesetzt. Anstelle von traditionellen Blöcken mit rechteckigem oder
quadratischem Querschnitt produziert der Gießer H-, I- oder Doppel-T-Vorprofile.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verringerter Energieeinsatz beim Wärmen und Walzen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen.
Medienübergreifende Effekte: Es sind keine negativen Einflüsse auf andere Medien bekannt.
Referenzanlagen:
Northwestern Steel & Wire, USA [StuE-114-8]
Chaparral Steel, USA [StuE-114-8]
Kawasaki Steel, Nucor-Yamato, Yamato Steel Tung Ho Steel [StuE-114-9]
Stahlwerke Thüringen [StuE-118-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
• Erhöhte Ausbeute im Strangguss, weil weniger Materialverluste durch Abschneiden.
• Erhöhter spezifischer Wärmeeintrag in denWärmofen.
• Reduzierte Walzzeit, erhöhte Produktivität. [Com HR]
Referenzliteratur:
A.4.1.4 Entzunderung
A.4.1.4.1 Detektoren zur Positionsbestimmung des Walzgutes
Beschreibung:
Die Automatisierung der entsprechenden Walzstraßenzonen und seitliche Detektoren ermöglichen
eine genaue Bestimmung des Ein- und Austritts des Walzgutes in die Entzunderung.
Dementsprechend können die Druckwasserventile geöffnet/geschlossen werden und so die
Wasserdurchflussmenge kontinuierlich an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch.
• Verminderter Energieverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Vor- und Fertigwalzen, Grobblechwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachstahl.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
138 Stahlverarbeitung

A.4.1.4.2 Verwendung von Hochdruck-Vorratstanks
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Angemessen dimensionierte Hochdruck-Vorrattanks werden verwendet, um zeitweise
Hochdruckwasser zu speichern und so die Anfahrphase von Hochleistungspumpen zu verringern.
Zusätzlich kann auf diese Weise der Druck konstantgehalten werden, wenn gleichzeitig mehrere
Entzunderungsanlagen betrieben werden. Durch diese Methode wird der Energieverbrauch in Grenzen
gehalten und außerdem, bei mehreren Entzunderungsanlagen, eine optimale Reinigungsleistung und
eine hohe Produktqualität durch den konstanten Systemdruck sichergestellt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Entzunderungsanlagen von Vor-, Fertig- und Blechwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.5 Stauchen /Kantenbearbeitung
Kalibrierpresse
Beschreibung:
Beim konventionellen vertikalen Walzen ist die Breitenreduktion auf die Brammenränder beschränkt
und hat nur wenig Einfluss auf das Zentrum der Brammen. Die Materialdicke erhöht sich an den
Rändern, so dass sich hundeknochen-förmige Querschnitte bilden. Im nachfolgenden horizontalen
Walzgang erfolgt wieder eine wesentliche Verbreiterung, so dass der Wirkungsgrad der
Breitenreduktion nur gering ist. In der Walzlinie integrierte Kalibrierpressen vergrößern durch ihren
schmiedenden Effekt auch die Materialdicke in der Mitte der Brammen. Der Querschnitt bleibt nahezu
rechteckig und die Seitenverbreiterung während des Horizontalwalzens wird verringert.
Durch die Installation von Kalibrierpressen vor dem Vorwalzwerk können die Breitenintervalle des
Gießers reduziert werden und auch die Anzahl von Brammen mit gewölbten Seiten wird verringert.
Die Produktionsrate der Gießanlage und die Heißeinsatzrate werden hierdurch erhöht. [EUROFER
HR]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• Reduktion von Besäumungs- und Schopfverlusten.
Anwendungsbereich:
• Vorwalz- und Blechwalzwerk.
• Neue Warmwalzwerke für Flachprodukte.
• Mit Einschränkungen für bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Sollac Fos, Thyssen Bruckhausen
Technische Betriebsdaten:
Stahlverarbeitung 139

Teil A/Kapitel 4
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.5.1 Automatische Breitenkontrolle mit Kurzhubkontrolle
Beschreibung:
Beim konventionellen Stauchen erfolgt die Breitenreduktion der Bramme unabhängig von der
tatsächlichen Breite und der Temperatur des Materials, was zu Breitenschwankungen über die Länge
des Vorbandes, insbesondere bei großen Breitenreduktionen führt. Mit Hilfe eines automatischen
Breiten-Kontrollsystems (ABK) wird der Stauchvorgang computergesteuert durchgeführt. Für die
Bandend-Stücke (Bandanfang und –ende) wird die Stauchung verringert und so die Bildung von
’Zungen’ und/oder ’Fischschwänzen’, wie sie beim konventionellen Walzen an den Enden entstehen,
reduziert.
a) a) Ohne Without automatische AWC- and Breitenkontrolle short stroke function und Kurzhubfunktion
Constant position
Skid marks
Dog bone
Position control
Bad shape
Improved shape (rectangularity)
Skid marks Dog bone
b) With AWC- and short stroke function
b) Mit automatischer Breitenkontrolle und Kurzhubfunktion
Constantant position = konstante Position
Skid marks = Kühlschatten
Dog bone = Hundeknochen
Bad shape = schlechte Form
Bild A.4-10: Betreib einer automatischen Breitenkontrolle
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von Besäumungs- und Schopfverlusten.
Anwendungsbereich:
• Vor-, Fertig- und Blechwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Position control = Positionskontrolle
Improved shape (rectangularity) = verbesserte Form (rechteckiger
Querschnitt)
Medienübergreifende Effekte:
• Verbesserte Produktqualität, erhöhte Ausbringung, weniger Material, das rezirkuliert werden
muss, Energieverbrauch und Emissionen werden reduziert.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
140 Stahlverarbeitung

A.4.1.6 Vorstraße
A.4.1.6.1 Prozessautomation
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Der Einsatz von Computern ermöglicht es, bei jedem Walzstich die Dickenreduktion individuell
einzustellen. Mit anderen Worten, Brammen und Blöcke werden mit der geringstmöglichen Anzahl an
Walzstichen zu einem Vorband reduziert - auch bei kurzen Unterbrechungen, die einen
Temperaturverlust im Material verursachen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• Ofenaustragstemperatur kann reduziert werden.
• Anzahl der Walzstiche ist optimiert.
Anwendungsbereich:
• Vor- und Blechwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.7 Transport des vorgewalzten Materials zur Fertigstraße
A.4.1.7.1 Coilbox
Beschreibung:
Das Zwischenprodukt der Vorwalzstrasse, das Vorband, wird ohne Dorn mit Hilfe von geeignet
angeordneten, elektrisch angetriebenen Klemm-, Biege- und Ablagerollen zu einem Coil aufgewickelt.
Nach dem Aufhaspeln wird das Coil auf einer Abwickelvorrichtung plaziert, abgewickelt und in die
Fertigstrasse geleitet. Während des Abhaspelns und Fertigwalzens ist die Aufwickelvorrichtung bereit,
das nächste Vorband aufzunehmen; so werden Engpässe im Produktionsfluss vermieden.
Diese Einrichtung hat den Vorteil, dass die Temperaturverteilung über die Länge des Vorbandes
konstant bleibt und die Walzdrücke bei Fertigwalzen reduziert werden. Andererseits muss der
zusätzliche Energieaufwand für die Auf- und Abwicklung berücksichtigt werden. Bei einer
Modernisierung von bestehenden Walzwerken kann die Produktpalette erweitert werden.
Im Falle von Störungen im Walzbetrieb in nachfolgenden Prozessen, kann ein aufgehaspeltes Vorband
länger als sonst möglich zurückgehalten werden. Bei längeren Betriebsstörungen kann ein Coil im so
genannten ’Haspelofen’ aufbewahrt werden.
Beide hier genannten Maßnahmen erhöhen die Ausbringung.
Stahlverarbeitung 141

Teil A/Kapitel 4
Rougher = Vorgerüst
Coilbox = Haspelbox
Bild A.4-11: Haspelbox Anordnung
[EUROFER HR]
Shear = Scherer
Finishers = Fertiggerüst
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• Geringere Walzkraft ist erforderlich (weil die Temperatur im Einsatzmaterial höher und
gleichmäßiger ist).
Anwendungsbereich:
• Auslaufrollgang des Vorwalzwerkes.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
In einigen Fällen können Coilkästen die maximale Walzwerksproduktion begrenzen. [Com HR]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.7.2 Haspelofen
Beschreibung:
Haspelöfen wurden zusätzlich zu Coilkästen entwickelt, um im Falle von längeren
Walzunterbrechungen die Coils wieder auf Walztemperatur zu bringen und wieder in den Walzprozess
einzubringen. Hierdurch wird die Ausbringung erhöht, die Temperaturverluste minimiert, und
Unterbrechungen von bis zu zwei Stunden können überbrückt werden.
Wärm- und Kühltemperaturmodelle bestimmen unter Berücksichtigung des Temperaturprofils zu
Beginn der Erwärmung den richtigen Erwärmungszyklus für jedes Coil. Dieses Profil wird aus Daten
des Walzwerkscomputers über Temperatur des Vorwalzstiches, vor und nach dem Aufhaspeln
vergangener Zeit, Bandgröße und Sorte erstellt. Coils die mittels Haspelofen gerettet werden, können
zu qualitativ hochwertigem Band gewalzt werden, falls sie binnen zwei Stunden gewalzt werden.
Coils, die nach mehr als zwei Stunden gewalzt werden, werden zu Produkten mit ‚nicht-kritischen’
Oberflächen verarbeitet. (Die Öfen können mit einer Schutzgaseinrichtung versehen werden.)
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
142 Stahlverarbeitung

Anwendungsbereich:
• In Kombination mit Coilkästen an Vorwalzgerüsten.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.7.3 Hitzeschilde an Schiebebühnen
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Um den Temperaturverlust der Vorbänder beim Transport vom Vorwalz- zum Fertigwalzgerüst zu
minimieren und die Temperaturdifferenz zwischen Bandanfang und –ende zu reduzieren, kann der
Transferrollgang mit Hitzeschilden ausgestattet werden. Dies sind isolierte Abdeckungen, die am
Beförderer angebracht werden. In Fällen, in denen die Größe der gewalzten Produkte die Kapazität der
Walzstraße erreicht, können die Schilde zu einer geringeren Walzbeschickung führen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• Reduzierter Temperaturverlust.
Anwendungsbereich:
• Transportrollgang zwischen Vorwalz- und Fertigwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Hitzeschilde an Transferrollgängen beinhalten hohe Instandhaltungskosten, da die Schilde bei
Fehlwalzungen schnell beschädigt werden. [Com2 HR]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.7.4 Erwärmen der Bandränder
Beschreibung:
Um die Temperatur der kühleren Bandränder auf das Gesamttemperatur-Niveau zu bringen und um
ein gleichmäßigeres Temperaturprofil über die Breite des Bandes zu erzielen, werden
Transferrollgänge mit zusätzlichen gasbefeuerten oder induktiven Heizeinrichtungen versehen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch beim Fertigwalzen.
• Geringere Abnutzung der Arbeitswalzen (weniger Schleifschlämme).
Anwendungsbereich:
• Transportrollgang zwischen Vor- und Fertigwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Stahlverarbeitung 143

Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch für die Erwärmung des Randes.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.8 Walzen
A.4.1.8.1 Schopfoptimierungssystem
Beschreibung:
Mit computergesteuerten Digitalkameras (CCD-Kameras) und einer hinter dem Vorwalzwerk
installierten Breitenmessvorrichtung wird die tatsächliche Form des Bandanfangs identifiziert. Ein
automatisches System stellt sicher, dass lediglich Bandteile außerhalb der rechteckigen Fläche des
Vorbandes abgeschnitten werden.
Crop shear
Shape measurement
Crop shear = Schopfschere
Shape measurement = Formbestimmung
Bild A.4-12: Schopfoptimierungssystem
[EUROFER HR]
cutting line
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Schrottmenge (Schopfenden).
Anwendungsbereich:
• Eingangsseite des Fertigwalzwerkes.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
cutting line = Schnittlinie
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Sidmar
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
144 Stahlverarbeitung

A.4.1.8.2 Schmiersystem der Arbeitswalzen
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Walzöl wird über eine Düse in den Walzspalt gegeben, um die Reibung zwischen Walzmaterial und
Walzen zu verringern, damit die Antriebskraft für die Walzen reduziert, die Walzdrücke verringert und
die Oberflächenqualität des gewalzten Materials verbessert werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch wegen des verminderten Walzdrucks.
• Reduzierte Abnutzung der Walzen (insbesondere im Bereich der Bandränder), dies führt zu einer
Standzeitverlängerung der Walzen und zu geringeren Schleifschlammmengen.
Anwendungsbereich:
• Fertigwalzgerüst.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
• Verunreinigung der Wassersysteme mit Walzöl.
Referenzanlagen: große Anzahl von Anlagen.
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Erhöhte Produktivität des Walzwerkes und erhöhter Beizdurchsatz.
Referenzliteratur:
A.4.1.8.3 (Beschleunigte) Bandkühlung zwischen den Gerüsten
Beschreibung:
Um eine Geschwindigkeitserhöhung der Fertigstraße bei gleichbleibender Endtemperatur zu erreichen,
wird das Band zwischen den Walzgerüsten mittels Wassernebel oder Wasservorhängen gekühlt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Die Bildung von Zunder und Oxiddampf wird unterdrückt.
• verringerte Abnutzung der Arbeitswalzen in nachfolgenden Produktionsschritten und reduzierte
Schleifschlammmengen.
Anwendungsbereich:
• Zwischen Fertigwalzgerüsten.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
• Führt zu Abwasser.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 145

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.8.4 Bandzugkontrolle
Beschreibung:
Üblicherweise werden Schlingenheber eingesetzt, um den Bandzug zwischen den Fertiggerüsten zu
kontrollieren. Verschiedene Schlingenspannerdesigns (hydraulische Schlingenspanner,
Spannungsmessvorrichtungen/Tensometer) stehen zur Verfügung. Zusätzlich wurden so genannte
schlingenlose Technologien entwickelt, aber deren erfolgreicher Betrieb hängt von der
Messgenauigkeit der Prozessparameter ab. Verbesserte Schlingensysteme in Kombination mit
Computermodellen zur Berechnung des Bandzuges und geeignete elektronische Kontrolleinríchtungen
ermöglichen es, unabhängig Spannung und Schlingenhöhe voneinander zu kontrollieren. Hierdurch
werden Bandeinschnürungen nach dem Einfädeln und nach Betriebsunterbrechungen vermieden.
Automatische Systeme zur Kontrolle der Bandbreite beim Verlassen der Fertigstraße und/oder beim
Eintritt in die Aufwickelvorrichtungen (mit Rückkopplung zu den Computern der Fertigstraße)
unterstützen das Bandzugkontrollsystem.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Schrottmenge beim Besäumen wird reduziert, weil Bandeinschnürungen während des Einfädelns
und während Betriebsstörungen reduziert werden.
Anwendungsbereich:
• Fertigstraße.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte (Teil des Walzwerkautomatisierungssystems).
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.8.5 Bandprofil- und Planheitskontrolle
Beschreibung:
Das Querschnittprofil und die Planheit des Warmbandes sind von großer Bedeutung für die
nachfolgenden Prozessschritte und hängen von einer Reihe von Betriebsbedingungen inklusive der
Stichfolge ab.
Generelle Zielsetzung der Bandprofil- und Planheitskontrolle ist es, das gewünschte Bandprofil zu
erzielen, ohne die Toleranzen bei der Planheit zu überschreiten. Bei ihrer Anwendung in
Warmwalzwerken werden Bandprofil- und Planheitskontrollsysteme gewöhnlich entworfen, um die
folgenden Ziele zu erreichen:
• Bandwölbungskontrollbereich von ungefähr 0 - 75 µm.
• Bandwölbungstoleranzen.
• Bandplanheit von ungefähr 10 I-Einheiten (I-Einheit: ∆L/L= 10 -5 m).
• Verringerung der Bandkantenschärfung.
Pro Walzstich sind nur gewisse maximale Veränderungen im Verhältnis von Bandwölbung und Dicke
möglich, um eine gute Bandplanheit sicherzustellen; ansonsten entstehen Fehler in der Planheit,
bekannt als 'Flatness Deadband'. Verschiedene technische Lösungen wurden entwickelt, um eine
opimale Einstellung von Bandprofil und Planheit zu erreichen:
146 Stahlverarbeitung

• Biegesysteme für Arbeits- und Stützwalzen.
• verstellbare, ballige Walzen mit flexiblem Walzenkörper.
• verstellbare, ballige Walzen mit flexiblem Rand.
• kreuzende/schrägstehende Walzen.
• Axial versetzte nicht-zylindrische Walzen
• Axial versetzte zylindrische Walzen.
• Automatische Walzspaltkontrolle.
Teil A/Kapitel 4
In Warmwalzwerken sind die einzelnen Walzgerüste normalerweise mit Walzenbiegevorrichtungen
versehen, die entweder nach außen oder nach innen gewölbt oder beides zugleich sind. Reicht die
Biegevorrichtung nicht aus, um die gewünschte Wölbung zu erzielen, können die Walzgerüste mit
zusätzlichen Stellantrieben, wie CVC-Walzen, UPS-Walzen, sich kreuzenden Walzen u.a. versehen
werden. Ein Computermodell, manchmal mit neuronalen Netzwerken, errechnet unter Einbeziehung
der Walzendurchbiegung aufgrund der erhöhten Temperatur die erforderlichen Profil- und
Planheitsparameter, um so die gewünschte Bandwölbung und Planheit zu erzielen.
Nach dem Walzgerüst sind Profilmesseinrichtungen installiert, um die tatsächliche Bandwölbung zu
kontrollieren. Die ermittelte Wölbung wird mit dem Sollwert verglichen. Entsprechend der
Abweichungen werden die notwendigen Änderungen der aufzubringenden Walzenbiegekraft
bestimmt. Planheitskontrollsysteme führen zu nahezu konstanten Verhältnissen von Bandwölbung zu
Dicke. Einrichtungen zur Formbestimmung sind entweder am Ende der Fertigstraße oder zwischen
den Walzgerüsten installiert, um die Planheit zu kontrollieren. Festgestellte Planheitsfehler dienen
wiederum der Einstellung der Walzenbiegekräfte.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Schrottanfall.
Anwendungsbereich:
• Fertig- und Blechwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte (Teil des Walzwerkautomatisierungssystems).
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.8.6 Kühlung der Arbeitswalzen
Beschreibung:
Bei Walzgerüsten werden die verschiedensten Wasserdüsentypen und Sprühkopfanordnungen zur
Kühlung der Arbeitswalzen eingesetzt. Dies ist wichtig, um Beschädigungen an und Risse in den
Walzen zu vermeiden, was widerum weniger Schleifschlämme und Abfall bedeutet, und es verringert
die Zunderbildung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Zunderbildung.
• Reduzierte Walzenabnutzung und reduzierter Anfall an Schleifschlamm.
Anwendungsbereich:
• Vor-, Fertig- und Blechwalzwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Stahlverarbeitung 147

Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.8.7 Automatisierung der Fertigwalzstraße (Prozess- und Basisautomation)
Beschreibung:
Durch den Einsatz von Prozesscomputern in der Produktionsplannung und der Steuerung von Öfen
und Vorwalzwerken und durch angemessene Kontrollschleifen (Basisautomation Stufe I), können
hochqualitative Produkte erzeugt werden.
Falls es zu kurzen Walzunterbrechungen kommt, erlauben installierte flexible Softwareprogramme,
den Stichplan noch bis zum letzten Moment (kurz vor Eintritt des Bandes ins erste Walzgerüst) zu
ändern
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Schrottanfall bei kurzen Walzunterbrechungen.
Anwendungsbereich:
• Fertigwalzstraße.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.8.8 Reduzierung der diffusen Emissionen/Entfernen von Oxidpartikeln
Beschreibung:
Während des Walzens werden Oxidpartikel freigesetzt. Diese luftgetragenen Teilchen werden
hauptsächlich am Austragsende der Walzgerüste, wo die Geschwindigkeit der Walzgerüste am
höchsten ist, als diffuse Emissionen emittiert. Diese können durch Wassersprühnebel unterdrückt
oder mit Hilfe von Absaugsystemen (Absaughauben, Entstaubungshauben, Absaugleitungen) entfernt
werden.
Wassersprühnebel
Mit dem Sprühwasser werden die unterdrückten Oxide in die Abflussrinne des Rollgangs gespült und
von dort weiter in die Abwasserbehandlung, wo sie in Absetzbecken oder Filtern zurückgewonnen
werden.
Absaugsysteme
Eine andere Methode zur Reduzierung der Oxidemissionen ist die Installation von Absaugsystemen,
bei denen Entstaubungshauben zwischen den einzelnen Walzgerüsten (im Wesentlichen hinter den
letzten drei Fertiggerüsten) installiert werden, um Staub und Oxide zu erfassen. Über Absaugleitungen
wird das Staub-Oxid-Gemisch abgezogen und Gewebwfiltern oder Nassabscheidern zugeführt.
Abgeschiedener Staub und Oxide werden mit Schneckenförderern in Auffangkübel befördert. In
integrierten Stahlwerken werden abgeschiedener Staub und Oxide rezirkuliert.
148 Stahlverarbeitung

Wesentliche ökologische Vorteile:
• Diffuse Staubemissionen werden reduziert.
Anwendungsbereich:
• Fertigwalzwerke.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Einsatz von Wassersprühnebeln führt zu Abwasser, die Oxide müssen aus dem Abwasser
abgeschieden werden.
• Trockene Systeme (wie Absaugeinrichtungen/Gewebefilter) verbrauchen Energie, aber haben den
Vorteil, dass die abgeschiedenen Oxide nicht vom Abwasser getrennt werden müssen und dass der
abgeschieden Staub direkt intern verwertet werden kann. [Com2 HR]
Referenzanlagen:
Wassersprühnebel WSM Avilés, Aceralia; Sidmar, Hoogovens
Absaugsysteme Voest Alpine
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
a Wassersprühnebel
a Hauben und
Schlauchfilter 1
a: [CITEPA], BAT-Wert der Luft-BAT-Note
IK: Investitionskosten
Staubemission
[mg/m 3 Kapazität Kosten
]
[Mt/a] EURO ‘000
IK: 50
< 50 3 IK: 280
Tabelle A.4.14: Erreichte Emissionswerte und Betriebsdaten für Oxidabscheidsysteme
Beispiel Wassersprühnebel:
Am letzten Walzgerüst einer Fertigstraße wurden Wassersprühnebel installiert. Die Vorrichtung
besteht aus sechs Düsen im oberen und acht Düsen im unteren Teil des Walzgerüstes. Das Wasser
wird mit 22 l/min und einem Druck von 8 bar versprüht. Der Gesamtwasserfluss des Sprühsystems
beträgt 35 m 3 /h. Die im Jahr 1994 angefallenen Kosten wurden mit 50.000 ECU angegeben.
Probenentnahmestelle
Staubkonzentration
Probendauer: 3 h Ohne Sprühnebel Mit Sprühnebel
Über Fertigwalzwerk 6,02 mg/Nm 3 2,35 mg/Nm 3
Dach 2,77 mg/Nm 3 0,63 mg/Nm 3
Tabelle A.4.15: Typische Reduktion der diffusen Emissionen durch Wassersprühnebel
[Input-HR-1]
Das Messverfahren entsprach keinen Standards, da die Emissionen mehr oder weniger diffus waren.
Die Probenentnahmestellen wurden danach ausgewählt, woher die Emissionen kamen. Hierbei wurde
die Absaugung der Werkshalle berücksichtig, da es keine gut definierten Ströme gab.
Beispiel Absaugsystem:
In [Input-HR-1] wurden Investitionskosten von EUR 1 Mio. (Voest) gemeldet. Andere Quellen
berichten [EUROFER HR] Investitionskosten von ungefähr ECU 1,45 Mio. und Betriebskosten von
ECU 0,15 Mio./t für die Absaugung an einer Fertigstraße, wobei Schlamm- und
Staubentsorgung/Deponierung nicht eingeschlossen waren.
Motivation für die Implementierung: Reduktion von Eisenoxidemissionen. [Input-HR-1]
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 149

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.8.9 Vermeidung von Verunreinigung mit Kohlenwasserstoffen
Beschreibung:
Die Verminderung von Öl- und Schmierstoffverlusten ist eine Vorsorgemaßnahme, um die
Verunreinigung von Wasser und darin enthaltenem Zunder zu verhindern. Der Einsatz von modernen
Lagern und Lagerdichtungen für Arbeits- und Stützwalzen sowie die Installation von Leckagemeldern
an den Schmierstoffleitungen (Druckkontrollausrüstungen, z.B. an hydrostatischen Lagern) können
den Kohlenwasserstoffgehalt (Öl) im Zunder und im Abwasser und den Ölverbrauch um 50 bis 70 %
reduzieren. [EUROFER HR]
Verunreinigtes Wasser aus der Dänage verschiedener Verbraucher, d.h. hydraulischer Anlagen, sollte
gesammelt und in Zwischentanks gepumpt werden. Nach der Trennung von Wasser und Altöl kann
letzteres als Reduktionsmittel im Hochofen eingesetzt oder außerhalb des Werkes recycelt werden.
Das abgetrennte Wasser wird entweder in der Abwasserbehandlungsanlage weiter gereinigt oder in
Aufbereitungsanlagen durch Ultrafiltration oder Vakuumverdampfer nachbehandelt. [Com2 HR]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Vermeidung der Öl-/Kohlenwasserstoff-Kontamination von Wasser und Zunder.
• Reduzierte Menge an ölhaltigem Zunder.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen (weniger
einsetzbar bei älteren Anlagen).
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.8.10 Hydraulische Bandaufwickler mit Kontrollsystem
Beschreibung:
Beim konventionellen Aufhaspeln ist das Band während mindestens drei Umdrehungen des Dorns in
Kontakt mit den Bandandrückwalzen. Diese Bereiche des Warmbandes müssen vor der
Weiterverarbeitung im Kaltwalzwerk entfernt werden.
Hydraulisch betriebene Haspler mit eingebautem Kontrollsystem heben die Bandandrückwalzen,
durch Sensoren gesteuert, automatisch an, wenn der Bandanfang die jeweilige Walze passiert.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Die Menge an Schopfenden im nachfolgenden Prozess wird reduziert.
Anwendungsbereich:
• Warmbandwerk.
• Neue und bestehende Warmwalzwerke für Flachprodukte.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
150 Stahlverarbeitung

A.4.1.8.11 Formkontrolliertes Walzen / Querschnittkontrolle
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Beim herkömmlichen Blechwalzen findet, durch die Beibehaltung einer konstanten Blechdicke bei
jedem Walzstich eine gewisse Verformung statt. Der Querschnitt des Bleches bleibt nicht rechteckig.
Durch formkontrolliertes Walzen entstehen Querschnittsverjüngungen oder Hundeknochenprofile.
Unterstützt durch Messungen (Belastung oder Form) wird das richtige Maß an Verjüngung oder
Hundeknochenbildung errechnet und an das Walzrollenadjustiersystem gemeldet. Die
Querschnittkontrolle wird meistens zusätzlich zu einer automatischen Walzspaltkontrolle eingesetzt.
Der Begriff “formkontrolliertes Walzen oder Querschnittkontrolle“ umfasst diverse Techniken, die in
den letzten Jahren entwickelt wurden. Allen ist gemeinsam, dass Bleche, die mit variabler Dicke in
den Zwischenwalzschritten erzeugt werden, am Ende nahezu rechteckige Blechquerschnitte aufweisen
und so der Schrottanfall beim Besäumen verringert wird.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Schrottmenge.
Anwendungsbereich:
• Blechwalzwerk.
• Neuanlagen und mit Einschränkungen bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung: Verbesserte Ausbringung.
Referenzliteratur:
A.4.1.8.12 Prozessgekoppelte Wärmebehandlung (beschleunigte Kühlung)
Beschreibung:
Hinter Walzgerüsten werden die verschiedensten Kühleinrichtungen (z.B. Wasservorhänge,
Wasserkissen usw.) eingesetzt. Durch die Kontrolle des Kühlwasservolumenstroms unter
Berücksichtigung der Feinblechtemperatur können Wärmebehandlungen, wie Normalisieren oder
Abschrecken, in einem durchgeführt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch und verminderte Emissionen aus nachfolgenden
Wärmebehandlungsöfen.
Anwendungsbereich:
• Blechwalzwerk.
• Neuanlagen und mit Einschränkungen bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 151

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.8.13 Thermo-mechanisches Walzen
Beschreibung:
Während des thermo-mechanischen Walzens werden die Eigenschaften von warmgewalzten Blechen
und Formstahl so beeinflusst, dass die Notwendigkeit von nachfolgenden Wärmebehandlungen
minimiert wird. Brammen oder Blöcke/Vorprofile aus den Wärmöfen werden zunächst auf eine
Zwischendicke gewalzt. Während einer nachfolgenden Haltezeit (während der ggf. auch eine
Wasserkühlung erfolgen kann) kühlt das Walzgut auf die gewünschte Temperatur ab, um dann
fertiggewalzt zu werden. Thermo-mechanisches Walzen erzeugt technologische
Werkstoffeigenschaften, die normalerweise mit kleineren Korngrößen verbunden sind, aber mit
weniger Legierungszusätzen und ohne oder mit reduziertem Aufwand für nachfolgende
Wärmebehandlungen (wie Glühen).
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
• Reduktion von Emissionen aus der Wärmebehandlung.
Anwendungsbereich:
• Blech- und Formstahlwalzwerke.
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, vorausgesetzt ausreichende Walzkaft steht zur Verfügung.
[Com HR]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.9 Kühlstrecke
A.4.1.9.1 Optimierte Wasserpumpen für Wasservorhänge
Beschreibung:
�Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
A.4.1.10 Nachgeschaltete Blechproduktion
A.4.1.10.1 Staubabscheidung beim Egalisieren (Richten)
Beschreibung:
Durch die Biegung des Bleches beim Richten platzt Zunder von der Bandoberfläche ab, und diffuse
Staubemissionen entstehen. Es können Absaughauben installiert werden, die die Luftschadstoffe in der
Nähe der Richtwalzen erfassen und über Rohrleitungen normalerweise mit Gewebefiltern
ausgestatteten Filteranlage zuführt. [Com HR]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von diffusen Staubemissionen.
Anwendungsbereich:
• Abscher- und Umwickelanlagen
• Neuanlagen für Weiterverarbeitung von Flachprodukten.
152 Stahlverarbeitung

Medienübergreifende Effekte:
• Entstehung von Abfall.
• Abgeschiedener Staub wird ins Stahlwerk zurückgeführt.
• Erhöhter Energieverbrauch. [Com2 HR]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.11 Walzendreherei
A.4.1.11.1 Gute Betriebspaxis in Walzendrehereien (’Good Operational
Practice’)
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Einsatz von Lösungsmitteln
- So weit die technischen Anforderungen an die Sauberkeit es erlauben, sollte Entfettung auf
Wasserbasis durchgeführt werden.
- Beim Einsatz von organischen Lösungsmitteln sollte nicht-chlorierten Lösungsmitteln der Vorzug
gegeben werden.
Abfälle
- Das aus den Walzenritzeln entfernte Fett wird gesammelt und ordnungsgemäß (z.B. durch
Verbrennung ) entsorgt.
- Schleifschlamm wird mit Magnetabscheidern behandelt, um Metallpartikel zu entfernen, die dann
in den Stahlerzeugungsprozess zurückgeführt werden.
- Mineralische Reststoffe von Schleifscheiben werden deponiert.
- Stahl- und Eisendrehspäne werden in den Stahlerzeugungsprozess zurückgeführt.
- Abgenutzte Schleifscheiben werden deponiert.
- Abgenutzte Walzen, die nicht wieder aufgearbeitet werden können, werden in den
Stahlerzeugungsprozess zurückgeführt oder an den Hersteller zurückgegeben.
- Kühlflüssigkeiten und Schneidemulsionen werden zwecks Trennung von Öl und Wasser behandelt.
Ölhaltige Reststoffe werden ordnungsgemäß (z.B. durch Verbrennung) entsorgt.
- Wasser aus der Kühlung, der Entfettung und der Emulsionsaufarbeitung wird in der
Abwasserbehandlungsanlage des Warmwalzwerkes zurückgewonnen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Allgemeine Reduktion der Umwelteinflüsse.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Walzendrehereien.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 153

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.12 Wasserbehandlung
A.4.1.12.1 Reduzierung des Wasserverbrauchs und der Einleitungsmengen
Beschreibung:
Einführung von halbgeschlossenen und geschlossenen Wasserkreisläufen mit möglichst geringen
Ableitungsmengen. Weitere Beschreibung siehe Kapitel A.2.1.15.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Abwassermenge und der Schadstoffeinleitung.
Anwendungsbereich:
• In einigen Fällen, dann nämlich, wenn nicht genügend Platz zur Verfügung steht, um eine voll
ausgerüstete Wasserbehandlung zu ökonomisch vertretbaren Kosten zu installieren, kann eine
Umrüstung von bestehenden, nassen Anlagen (Durchlaufanlagen) zu Anlagen mit
halbgeschlossenen oder geschlossenen Kreisläufen unmöglich sein.
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch und Verbrauch von Chemikalien.
• Anfall von Abfall (Schlamm).
Referenzanlagen:
Halbgeschlossenen: ….
Geschlossen: Stahlwerke Bremen, …
Technische Betriebsdaten:
Tabelle A.4-16 zeigt Emissionswerte, die mit halbgeschlossenen und geschlossenen Wasserkreisläufen
erzielt werden können. Zum Vergleich werden auch die entsprechenden Werte für offene Systeme
angegeben.
Parameter Offener Halb geschlossener Geschlossener
Kreislauf Kreislauf
Kreislauf
Schwebstoffe (SS) ≤ 40 mg/l ≤ 40 mg/l ≤ 40 mg/l
Spezifische
Schwebstoffemission
ca. 800 g/t ca. 480 g/t 0 - 40 g/t
Wasserverbrauch 100 % ca. 60 % 1
ca. 5 % 1
CSB (O2) ≤40 mg/l ≤ 40 mg/l ≤ 40 mg/l
Spezifische CSB-Emission ca. 800 g/t ca. 480 g/t ca. 38 g/t
Kohlenwasserstoffe (KW)
(bezogen auf Mineralöl)
≤ 5 mg/l ≤ 5 mg/l ≤ 5 mg/l
Spezifische KW-Emission ca. 100 g/t ca. 60 g/t ca. 5 g/t
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER HR]. Bezogen auf eine Produktion von ungefähr 3,0 Mt.
Abwasserbehandlung besteht aus einer Kombination von verschiedenen Maßnahmen, wie im folgenden Kapitel
beschrieben (keine näheren Informationen verfügbar).
1
Verglichen mit einem offenen Kreislauf, Absolutwerte für Wasserverbrauch sind abhängig von der jeweiligen
Anlagensituation.
Tabelle A.4.16: Typische erreichbare Ablaufwerte für verschiedene Abwasserbehandlungssysteme
154 Stahlverarbeitung

Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Abwasserbehandlung Investitionskosten Betriebskosten Wasservolumenstrom/
-verbrauch
Offener Kreislauf ECU 9,4 – 14,4 Mio. ECU 0,5 – 0,65/t 4000 m³/h
Halbgeschlossener ECU 13,0 – 14,5 Mio. ECU 0,6 – 1,15/t 2500 m³/h
Kreislauf
Geschlossener
Kreislauf
•mit Kühlturm
•mit Wärmetauscher
ECU 25,0 - 40,0 Mio.
ECU 43,2 Mio.
ECU 1,45/t
ECU 1,6 – 1,75/t
Teil A/Kapitel 4
Stahlverarbeitung 155
m³/h
zusätzlicher Wasserverbrauch
(Kühlturm) und/
oder große Mengen Kühlwasser
für Wärmetauscher
Bemerkungen: Datenquelle [HR]. Bezogen auf eine Produktion von ungefähr 3,0 Mt warmgewalzter Stahl pro Jahr.
Investitionskosten ohne Kosten für Grunderwerb und Werkstätten, aber inklusive notwendiger Infrastruktur.
Betriebskosten sind lediglich typische Beispiele; Schlamm- und Staubentsorgung nicht berücksichtigt.
Tabelle A.4.17: Geschätzte Kosten für verschiedene Abwasserbehandlungssysteme
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.12.2 Behandlung von öl- und zunderhaltigem Prozesswasser
Beschreibung:
Zunder- und ölhaltiges Abwasser aus Warmwalzwerken wird - oft zusammen mit dem Abwasser aus
Stranggussanlagen - durch eine Abfolge von unterschiedlichen Reinigungsprozessen (z.B.
Zundergruben, Absetzbecken, Zyklonen, Filtrationen usw.), die ein ziemlich komplexes
Abwasserbehandlungssystem bilden, gereinigt. Die erste Stufe ist normalerweise eine Zundergrube, in
der der Grobzunder durch Sedimentation abgeschieden wird. Es folgen diverse sekundäre
Reinigungsstufen oder Feinreinigungen, die darauf abzielen, das Öl und den verbleibenden Zunder
abzutrennen und abzuscheiden.
Für eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Behandlungseinrichtungen s. Kapitel D.9.1.
Da es zahllose Möglichkeiten für die Kombination der einzelnen Reinigungseinrichtungen gibt, wird
die Behandlung von öl- und zunderhaltigem Prozesswasser anhand von Beispielen von
Behandlungsanlagen, die in Warmwalzwerken installiert sind, dargestellt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Schadstoffeinleitung, insbesondere von Schwebstoffen, Öl, Fett usw.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Öl und Schlamm fällen als Abfall bei der Abwasserbehandlung an. [Com D]
Referenzanlagen:
Stahlwerke Bremen (D), SSAB (S), BSW (D).
Technische Betriebsdaten:
Beispiel A: SSAB

Teil A/Kapitel 4
Der größte Teil des Zunders und des Öls wird in zwei Zundergruben in der Nähe des Walzwerkes
abgetrennt. Die Wasserbehandlungsanlage hat drei Becken für die Schwerkraftabscheidung von
Zunder und die Oberflächenabscheidung von Öl und Fett. Die Endreinigung wird in 10 Sandfiltern
durchgeführt. Die Menge des im Kreislauf geführten Wassers wurde in den letzten Jahren schrittweise
erhöht, so dass die Ableitungsmenge nun unter 200 m 3 /h liegt (früher: 3500 m 3 /h, Kreislaufführung
ungefähr >95 %). Zusätzlich wurden Primärmaßnahmen zur Reduktion von Leckagen von Fett,
Schmierstoffen und Hydraulikölen der Maschinen durchgeführt. Schläuche wurden ersetzt, bessere
Verbindungsstücke eingesetzt und es werden Routineinspektionen durchgeführt. [SSAB]
Die erreichten Ablaufwerte sind: 0,4 mg/l für Öl (0,7 t/a) und 3,8 mg/l für Schwebstoffe (6t/a)
(Basisjahr 1994, Monatsmittelwert?) [SSAB]
Beispiel B: Stahlwerke Bremen
Bild A.4-13 zeigt den Wasserkreislauf und die Wasserbehandlungsanlage der Stahlwerke Bremen. Die
Anlage behandelt einen durchschnittlichen Wasserstrom von 18.000 m 3 /h; etwa 3.500 m 3 /h davon
stammen aus dem Vorwalzwerk und 14.500 m 3 /h aus der Fertigstrasse (inklusive Wasser vom
Auslaufrollgang, des Hasplers und der Dampfabsaugung). Der Grobzunder des Vorwalzwerks wird in
Zundergruben aus dem Prozesswasser abgeschieden, bevor es zusammen mit dem Abwasser der
Fertigstrasse in belüfteten Feinzunderfängen, gefolgt von Absetzbecken, weiterbehandelt wird. Bevor
das Wasser rezirkuliert und in verschiedene Qualitätsströme aufgeteilt wird, wird es noch in
Sandfiltern gereinigt. Diese bestehen aus drei Gruppen von Druckfiltern. Bei voller Auslastung der
Produktionskapazität beträgt die Filtergeschwindigkeit 21,4 m/h. Die reduzierten Konzentrationen für
Schwebstoffe, Eisen und Kohlenwasserstoffe zeigt Tabelle A.4.18. [Dammann], [UBA-Kloeckner-82]
Zundergrube, belüfteter
Feinzunderfang, Absetzbecken
Sand-/Kiesfilter
Ablauf Einlauf 1 Ablauf Reduktion
[mg/l] [mg/l] [mg/l] [%]
Substanz
Schwebstoffe 40 – 70 36 3,5 ~ 3,8 90
Eisen 10 – 20 7,7 0,85 90
Kohlenwasserstoffe 1 - 2 1,7 0,5 ~ 0,6 65
Bemerkung: Datenquelle [UBA-Kloechner-82]
1
durchschnittliche Einlaufkonzentration
Tabelle A.4.18: Schadstoffkonzentration im Wasserkreislauf
156 Stahlverarbeitung

Delivery Roller Table = Auslaufrollgang
Finishing train = Fertigstrasse
Roughing Mill = Vorwalzwerk
Scarfing = Flämmen
Scale Pit = Zundergrube
Aerated Fine Scale Trap = belüfteter Feinzunderfang
Oil Separator = Ölabscheider
Post Treatment = Nachbehandlung
Strom I: 4600 m 3 /h für Maschinenkühlung (höchste Qualität, Öl < 10 mg/l)
Strom II: 7400 m 3 /h Vor- und Fertigwalzwerk (mittlere Qualität, Öl ~15 mg/l)
Strom III: 6000 m 3 /h Auslaufrollgang (geringste Qualität, Öl < 20 mg/l)
Bild A.4-13: Bespiel eines Wasserkreislaufes für ein Warmwalzwerk
[UBA-CS-8007]
Wasser
Schlamm
Ölhaltiger Schlamm
Teil A/Kapitel 4
Elutriation = Abschlämmung
Sludge De-watering = Schlammentwässerung
Settling Tank = Absetzbecken
Make-up Water = Frischwasserzugabe
Warm Water tank = Warmwassertank
Treatment Back-wash Water = Behandlung von Rückspülwasser
Cooling Tower = Kühlturm
Stahlverarbeitung 157

Teil A/Kapitel 4
Um Verdampfungsverluste und Abschlämmwasser zu ersetzen, wird Wasser aus der LD-Anlage oder
– im Falle von Produktionsunterbrechungen – grobgefiltertes Flusswasser dem System zugeführt. Die
Menge des Abschlämmwassers, das ausgeschleust werden muss, um eine Aufsalzung zu vermeiden,
wird durch den Einsatz des Wassers zum Rückspülen von Filtern und durch den teilweisen Einsatz in
der Schlackengranulation minimiert. [Dammann], [UBA-Kloeckner-82]
Beim Rückspülen der Filter fallen ca. 750 m 3 /h an, die wie in Bild A.4-14 gezeigt, behandelt werden.
Ungefähr 92 % der Feststoffe werden im Sedimentationsschritt abgeschieden, die verbleibenden
Schwebstoffe (ca. 50 mg/l) und die Kohlenwasserstoffe (durchschnittlich 1,5 mg/l) mittels
Ausflockung und Flotation behandelt. Danach wird das Wasser in den Wasserkreislauf
zurückgegeben. Der auszuschleusende Teil wird in Zwei-Schicht-Filtern gereinigt. Die
Konzentrationen von Schwebstoffen und Kohlenwasserstoffen liegen weit unter den behördlich
festgelegten Werten (10 mg/l SS und 1 mg/l KW). Die erreichten Emissionswerte sind in Tabelle A.4-
19 aufgeführt.
Um den Kreislauf aufrechtzuerhalten, werden Biozide, Korrosionshemmer und Dispersionsmittel
zugegeben. Falls notwendig wird (z.B. einmal täglich) eine Stoßchlorierung durchgeführt.
Sedimentation = Sedimentation
Flocculator = Ausflocker
to rolling mill = zum Walzwerk
Two-layer filter = 2 Schichtfilter
Elutriation = Abschlämmung
Chamber Filter Press = Kammerfilterpresse
Bild A.4-14: Behandlung von Rückspülwässern
[UBA-CS-8007]
Thickener = Eindicker
Sludge container = Schlammkontainer
Back-wash water = Rückspülwasser
FA = Flockungsmittel
FAA = Filtrationshilfmittel
Substanz Konzentration Probenart Messungen in 1998
[mg/l]
Betreiber/Behörde
Fe 0,13 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Öl < 0,1 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Schwebstoffe < 3 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Cr < 0,01 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Ni 0,02 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Zn 0,03 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Bemerkung: Datenquelle: Senator für Bau und Umwelt Bremen. Anlage: Stahlwerke Bremen.
Mittelwerte der qualifizierten Stichproben von 1998. Abwasservolumen: 1620404 m 3
Tabelle A.4.19: Ablaufkonzentrationen der Behandlung von Rückspülwässern
[Com2 D]
158 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Beispiel C: SIDMAR
Der bei Sidmar installierte Wasserkreislauf besteht im Wesentlichen aus drei Systemen: einem 3-bar-
System zur Kühlung der Stützwalzen, des Rollgangs und der Motoren; einem 12-bar-System zur
Kühlung der Arbeitswalzen und Speisung des Pumpensystems der Entzunderung sowie einem 150bar-System
zur Entzunderung am Ofenausgang, im Vorwalz- und im Fertigwalzwerk. Der
Gesamtwasserdurchfluss beträgt bis zu 13.000 m 3 /h.
Öl- und zunderhaltiges Wasser des 150-bar-Systems wird in einem ersten Schritt in Zundergruben
gereinigt, gefolgt von Schwerkraftsandfiltern. Das Wasser des Vorwalzwerks enthält hauptsächlich
Grobzunder, weniger als 20 % der verbrauchten Öl- und Fettmenge und muss nicht gekühlt werden.
Es kann ohne weitere Behandlung im 3-bar-System wiederverwendet werden. Das Wasser aus der
Fertigstraße enthält Feinzunder und mehr als 80 % der verbrauchten Öl- und Fettmenge. Nach der
Dekantierung und nach den Sandfiltern muss dieses Wasser gekühlt werden, bevor es im 3-bar-System
eingesetzt werden kann. Das wiederverwendete Wasser aus den Rinnen enthält weniger als 5 mg/l
Schwebstoffe und weniger als 0,2 mg/l Kohlenwasserstoffe.
Aufgrund von Verdampfungsverlusten und hohen Gehalten an Na, Cl etc., müssen etwa 500 m 3 /h
Frischwasser, das aus dem Kaltwalzwerk stammt, zugeführt werden. Das Abschlämmwasser wird im
Stahlwerk eingesetzt.
Die Rezirkulationsrate des beschriebenen Systems beträgt mehr als 95 %.
Der Wirkungsgrad einer Abwasserbehandlung und damit die emittierte Schadstoffmenge hängen u.a.
von der Kombination der individuellen Reinigungsstufen ab. Tabelle A.4-20 listet weitere Beispiele
von Wasserbehandlungssequenzen und die hierbei erzielten Emissionswerte auf.
Ergebnisse der Abwasserbehandlung
Vor Behandlung Behandlung
Beispiel E
Nach Behandlung [mg/l]
Sedimentation + Flockung, Öl: 50
Öl/Fett:
10 -200 mg/l
0,7 - 2,73 kg/t
Schwebstoffe (SS):
120 – 2000 mg/l
0,13 - 4,57 kg/t
Flotation + Sandfilter
Beispiel F
Sedimentation + Flockung +
Kühlung + Sandfilter
Beispiel G
Sedimentation + Flockung +
Kühlung + Magnetfiltration 1
Beispiel B’
Sedimentation + belüftete
Zunderentfernung + Flotation +
Sandfilter, Abschlämmung:
biologische Nachreinigung
Beispiel H
Zyklone, Absetzbecken,
Sandfilter, Kühltürme
Bemerkung: Datenquelle [EC Haskoning]
1 Konzentration vor Behandlung: 30 - 100 mg Schwebstoffe/l
SS: 50
SS: < 10
Öl: 63 µm): > 99 %
31 < SS

Teil A/Kapitel 4
A.4.1.12.3 Kühlwasserbehandlung
Beschreibung:
Um geschlossene Kühlkreisläufe betreiben zu können, muss das Wasser rückgekühlt und behandelt
werden.
Gekühlt wird entweder durch Verdampfung in Kühltürmen oder mittels Wärmetauscher. In
druckgekühlten Gegenstrom-Kühltürmen wird das zu kühlende Wasser auf Gitter in den
Kühlturmzellen gesprüht und fließt über Blöcke in das Auffangbecken des Turms. Seitlich oder oben
angeordnete Gebläse ziehen Luft ab, die im Gegenstrom über das Wasser streicht. Die Kühlung erfolgt
so durch Verdampfen des Wassers. Der Kühlungseffekt wird über die Luftmenge geregelt. Die
Entsalzung wird über Messungen der Leitfähigkeit geregelt. Falls notwendig, wird die erforderliche
Menge an Dispersionsmitteln, Natriumhypochlorit und Bioziden (zur Vermeidung von Bakterien- und
Pilzwachstum) sowie Säure oder Basen (zur Einstellung des pH-Wertes) zugegeben.
In Platten-Wärmetauschern werden Platten mit Durchflusskanälen zu Paketen verschraubt. In jeder
der Platten wird abwechselnd heißes Abwasser und kaltes Kühlwasser durch die Kanäle gepumpt. Der
Wärmeaustausch erfolgt über die Plattenwandungen.
In Hybrid-Kühltürmen wird ein Plattenwärmetauscher im oberen Teil des Kühlturmes installiert. Im
unteren Teil erfolgt die Kühlung über Verdampfung. Durch den Wärmetauscher, wird die zu 100% mit
Feuchtigkeit gesättigte Luft erwärmt und kondensiert später und mit weniger Intensität.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch, da das Wasser im Prozess wieder verwendet werden kann.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
• Zusatz von Dispersionsmitteln und Bioziden. [Com HR]
• Erhöhter Energieverbrauch, resultierend aus dem Einsatz von Zirkulationspumpen. [Com2 HR]
Bei der Planung und Installation von Wasserkreisläufen und Wasserbehandlungsanlagen mit
Kühltürmen müssen die geographische Gegebenheiten einer Anlage berücksichtigt werden. Durch die
Wasserverdampfung bei der Rückkühlung können klimatisch Bedingungen durch permanente
Nebelbildung und durch so genannten industriellen Schnee, besonders in Mitteleuropa beeinflusst
werden.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten: Siehe Tabelle A.4-16 [Com2 HR]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.13 Behandlung und Wiederverwertung von Abfällen/ Nebenprodukten
A.4.1.13.1 Interne Wiederverwertung von trockenen oder entwässerten
Oxiden
Beschreibung:
Trockene oder entwässerte Oxide, die zum größten Teil aus groben Anteilen bestehen– d.h. die aus
dem Betrieb von Schleif- oder Flämmanlagen stammen, können durch magnetische oder mechanische
Separatoren (Siebe) selektiv recycelt werden. So kann ein Teil der Oxide wieder direkt in der
Sinteranlage, im Hochofen oder im Stahlwerk eingesetzt werden.
160 Stahlverarbeitung

Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
• Nutzung des Eisenanteils.
Anwendungsbereich:
• Einige Recyclingvarianten erfordern eine Vorbehandlung durch Brikettierung. [Com D]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.1.13.2 Wiederverwertungstechnologien für ölhaltigen Walzzunder
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Die direkte Verwendung von ölhaltigem Zunder in metallurgischen Prozessen ist durch den Ölgehalt
begrenzt. Grobzunder mit einer Teilchengröße von 0,5 – 5 mm und einem Ölgehalt von weniger als 1
% kann ohne jede Vorbehandlung über die Sinteranlage zurückgeführt werden. Hohe Ölgehalte (> 3
%) führen zu erhöhten VOC-Emissionen und möglicherweise zu Dioxinemissionen. außerdem können
sie zu Problemen im Abgasreinigungssystem (Glimmbrände im Elektrofilter). Daher müssen
Reststoffe und Abfälle vor der Wiederverwertung behandelt werden. Feinzunderschlamm besteht
hauptsächlich aus sehr kleinen Zunderpartikeln (< 0,1 mm). Da diese feinen Partikel Öl in besonders
hohem Maße absorbieren (5 – 20 %), muss dieser Zunder normalerweise vor einem Recycling in der
Sinteranlage vorbehandelt werden. Die hohen Ölgehalte in Kombination mit einem unvollständigen
Ausbrand können zur Bildung von Öldämpfen führen, die wiederum zu Bränden im
Abgasreinigungssystem führen können. [Com A]
Beispiele für die Behandlung von ölhaltigem Walzzunder:
Brikettierung und Einsatz im Konverter
Der Zunder enthaltende Schlamm wird unter Zusatz von Additiven brikettiert. Die Formkörper haben
die richtige Konsistenz zum Einsatz in den Konverter. Die Kühlung durch die Briketts ist ausreichend
für den Konverter. Es können auch Additive wie Anthrazit mit eingebunden werden, um die Briketts
thermisch neutral zu machen.
CARBOFER
Ölhaltiger Walzzunderschlamm wird mit Kalk und Kohlestaub - optional auch mit kohlenstoffhaltigen
Filterstäuben – vermischt, um eine trockene Mischung zu erzeugen, die für das pneumatische
Einblasen in den Eisen- und Stahlerzeugungsprozess (z.B. im Hochofen oder im Elektroofen) geeignet
ist. Eine vollständige Rückgewinnung des eingeblasenen Materials kann erwartet werden. [Com HR]
Waschen (PREUSSAG-Methode/Entölung)
Der vorbereitete Schlamm (Zunder, Öl, Wasser) wird unter Zugabe von Waschadditiven in eine
Rührvorrichtung gegeben. Nach dem Abspülen werden die entstandene Suspension, die Feststoffe, das
Wasser und das Öl getrennt. Das Ergebnis ist ölfreies (≤ 0,2 %) Eisenmaterial.
Flotation (THYSSEN-Methode/Entölung)
Zunderhaltiger Schlamm wird mit Reagenzien konditioniert und in einem 3-stufigen Flotationsprozess
entölt. Das Ergebnis ist ein Eisenprodukt, ein öliges Produkt und eine Mischung aus beiden.
Drehrohrofen (Entölung)
Stahlverarbeitung 161

Teil A/Kapitel 4
Öl- und wasserhaltiger Zunder wird entwässert und bei Temperaturen von ungefähr 450 - 470 °C
entölt. Der Ofen ist entweder direkt oder indirekt befeuert. Unter Erzeugung von Luftemissionen
durch zusätzlichen Energieverbrauch wird ein ölfreies Eisenprodukt (~ 0,1 %) erzielt.
2-Schicht-Sinterung
Prozesschritte:
- Voreinstellung des Einsatzmaterials (Walzzunder, Flugstaub etc.).
- Vormischen der Charge im Bunker, gefolgt von intensiven Mischprozeduren.
- Aufgabe der Abfallmischung – ungefähr 10 m nach der Zündung – auf die schon gesinterte
Primärcharge; es erfolgt eine sekundär Zündung.
Dirkteinsatz im Hochofen (VOEST-ALPINE STAHL-Methode)
Der Zunder wird am Boden des Hochofens über eine Lanze eingeblasen. Dies ist ein besonders
ökonomischer Weg, die Energie der enthaltenen Kohlenstoffe zu nutzen und das Eisenoxid (Zunder)
ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Ofens und ohne zusätzliche Umweltbelastung zu
reduzieren. Dieses Verfahren ist aber nur bei Hochöfen möglich, die mit einer Schlamm- oder Altöl-
Verbrennungslanze ausgerüstet sind. Es ist wichtig, den Schlamm am Boden und nicht oben
aufzugeben, um sicherzustellen, dass die Kohlenwasserstoffe verbrannt und nicht nur verdampft
werden. Besondere Aufmerksamkeit muss den Emissionen gewidmet werden; dennes muss
kontrolliert werden, dass die Kohlenwasserstoffe vollständig verbrannt sind und dass die
Mitverbrennung des Abfalls im Hochofen nicht zu erhöhten Emissionen führt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
• Nutzung der Eisenanteile als Rohstoff.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Entölungsmethoden verbrauchen Waschadditive oder Flockungsmittel und führen zu ölhaltigem
Abwasser oder Flotationsreststoffen.
• Thermische Behandlung verursacht Luftemissionen und erhöhten Energieverbrauch.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
162 Stahlverarbeitung

A.4.2 KALTWALZWERK
A.4.2.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen
A.4.2.2 Beizen
A.4.2.2.1 Reduktion der Abwasservolumen und der Schadstoffbelastung
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Folgende allgemeine Techniken dienen der Reduktion von Abwassermengen und
Schadstoffbelastungen:
- Reduktion der Eisenoxidbildung während des Warmwalzens und während der Handhabung von
Stahl (z.B. durch Hochdruck-Entzunderung, schnelles Abkühlen, kurze Lagerzeiten,
korrosionsfreie Lagerung und Transport). Der Säureverbrauch beim Beizen ist proportional zur
Menge an Eisenoxiden, die von der Oberfläche entfernt werden müssen. Obwohl das
Vermeidungspotenial für Oxidbildung gering ist, kann durch eine kontrollierte Kühlrate die
Struktur des Zunders beeinflusst werden. Dies kann die Beizgeschwindigkeit und damit den
Energieverbrauch des Prozesses beeinflussen. Ein schnelles Abkühlen der Stahlbänder kann jedoch
aus Qualitätsgründen eingeschränkt sein.
- Teilweise oder vollständiger Ersatz von nassen Beizprozessen durch abwasserfreie mechanische
Behandlung (mechanisches Entzundern). Bei Edelstahl ist mechanisches Enzundern lediglich in
einem Teil des Prozesses anwendbar und nur teilweiser Ersatz ist möglich [Com2 CR]. Es muss
jedoch angemerkt werden, dass die mechanischen Entzunderungsanlagen auch Energie
verbrauchen.
- Reduktion des Säureverbrauchs und der Regenerierungskosten durch den Einsatz von geeigneten
Chemikalien (Inhibitoren) beim Beizen von legiertem und niedriglegiertem Stahl (nicht anwendbar
bei Edelstahl). Die Inhibitoren können jedoch (wegen der Rostbildung) einen nachteiligen Effekt
auf die Oberflächenqualtität haben.
- Reduktion der Säurekonzentration durch Erhöhung der Beiztemperatur. Allerdings muss eine
Balance zwischen der Säurekonzentration und der Beiztemperatur gefunden werden. Das Optimum
ist abhängig vom Säureverlust, vom Beizwirkungsgrad und vom Energieverbrauch. Beim Beizen
von Edelstahl führt eine Erhöhung der Beiztemperatur zu einem Anstieg der NOx-Emissionen.
Hier muss der Aspekt der Vermeidung von übermäßigen NOx-Emissionen bei der Bilanzierung
berücksichtigt werden.
- Reduktion der Säurekonzentration durch den Einsatz von elektrischen Prozessen.
- Minimierung der Abwassermengen durch den Einsatz von Kaskaden.
- Minimierung der Abwassermengen durch den Einsatz verbesserter Beiz- und Spültechniken:
mechanische Vorbehandlung, geschlossene Tanks zur Reduzierung der Abwässer von Wäschern,
Sprühbehandlungen an Stelle von Tauchverfahren und Abquetschrollen zur Entfernung von
anhaftenden Prozessflüssigkeiten, um die Ausschleppung von Beizflüssigkeit und Spülwasser zu
verringern etc.
- Interne Rückführung und mechanische Filtrierung von Beizflüssigkeiten und Spülwasser zur
Verlängerung der Lebensdauer.
- Regenerierung der Beizsäure. Die Regenerierung von verbrauchter Beizsäure reduziert die
Abfallmenge, die neutralisiert werden muss. Die Altsäure muss jedoch in einer gewissen
Konzentration und Mengeanfallen, damit sie sich zur Regenerierung eignet.
- Teilstrombehandlung mittels Ionenaustauscher oder Elektrodialyse zur Badregeneration.
- Sorgfältige Auswahl der Rohstoffe, um Verunreinigungen der Abfallströme zu minimieren.
Stahlverarbeitung 163

Teil A/Kapitel 4
- Reduktion der Oxidstaubbildung (beim Abhaspeln, Richten oder Eintritt in den Akkumulator)
durch den Einsatz geeigneter Absaugungen.
- Indirekte Erwärmung der Säure. Am weitesten verbreitet ist der Einsatz von Wärmetauschern, um
Säure zu erwärmen. Direkte Erwärmung mittels Einblasen von Dampf führt zu verdünnter
Altsäure, die dann nicht mehr regeneriert werden kann.
A.4.2.2.2 Reduktion der Staubemissionen beim Abwickeln
Beschreibung:
Eisenoxidstaub entsteht beim Abwickeln durch das Strecken des Bandes. Die Bildung von Staub kann
durch den Einsatz von Wassersprühnebeln vermieden werden. Diese Nassmethode erfordert
Abscheidevorrichtungen, um das Eisenoxid aus dem Sprühwasser zu entfernen. Die Abtrennung
erfolgt entweder in einem eigenständigen System oder ist in das allgemeine
Abwasserbehandlungssystem der Anlage integriert.
In einigen Fällen führt die Wassersprühmethode zu unerwünschten Anbackungen auf den Walzen in
der Beizlinie und somit zu Walzfehlern auf dem Band. In solchen Fällen kann alternativ ein
Absaugsystem mit Gewebefiltern eingesetzt werden, um die Verbreitung von Staub zu verhindern.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Vermeidung diffuser Staubemissionen.
• Reduktion der Luftemissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch.
• Anfall von Abwasser oder Abfall (Filterstaub).
Referenzanlagen:
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Es wurden Investitionskosten in Höhe von EUR 50.000 für Wassersprühnebel und EUR 280.000 für
Absaugsysteme mit Gewebefiltern (für eine 3 Mt/Jahr Anlage) gemeldet. [CITEPA]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.3 Mechanische Vorentzunderung
Beschreibung:
Mechanische Entzunderungstechniken, wie Strahlen, Streckrichten, Dressierwalzen oder Richten,
werden eingesetzt, um den größten Teil des Walzzunders zu brechen und zu entfernen. Hierdurch wird
die Menge an Eisenoxid, die in der chemischen Beize von der Stahloberfläche entfernt werden muss,
reduziert und somit auch der Säureverbrauch.
Mechanische Entzunderungsanlagen sind mit Absaug- und Abscheideeinrichtungen (im Allgemeinen
Gewebefilter) zur Eindämmung der Staubemissionen versehen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Säureverbrauch.
164 Stahlverarbeitung

• Erhöhte Wirksamkeit des Beizvorgangs.
Teil A/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und - mit Einschränkungen wegen des zur Verfügung stehenden Platzes für -
bestehende Anlagen.
• Mechanische Entzunderung kann bei Edelstahlsorten nur vor dem ersten Beizschritt eingesetzt
werden. Denn bei späteren Beizschritten würde die Oberflächenqualität des fertigen Produktes
beeinflusst werden.
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
• Erzeugung von Staubemissionen, die erfasst und abgeschieden werden müssen.
• Anfall von Abfall (Filterstaub).
• Aufgrund der erhöhten Effektivität des Beizvorgangs, kann die Beiztemperatur gesenkt werden.
Dies resultiert in geringeren Verdampfungsverlusten. Die Reduktion der in der Beize zu
entfernenden Oxidschicht und die damit einhergehende die Reduktion des Säureverbrauches,
vermindert ebenfalls den Anfall von sauren Abfällen.
Referenzanlagen:
Thyssen Stahl, Krefeld, Deutschland (horizontale Strahlentzunderung für Warm- und Kaltband,
Gewebefilter) [Met-Plant-Int-1-94]
Technische Betriebsdaten:
Konzentration
[mg/Nm 3 ]
Spezifische Emission
[kg/t Produkt]
Reduktions-
rate 1 [%]
Abgasvolumen Analysenmethode
Beispiel A: Strahlentzunderung eines Edelstahlwerkes
Staub 15 – 25 1
0,01 - 0,02 > 95 350 – 450 m 3 /t BS 3405
Cr, Unterhalb des
Mn, Grenzwertes
Ni
3 2
von 5 mg/m
Beispiel B: Strahlentzunderung einer Glüh- und Beizanlage für Warmband
4,5/< 1/2,6 13800/15200/18200
Nm 3 /h
Bemerkung: Datenquelle für Beispiel A [EUROFER CR]; Beispiel B [FIN 28.3]
1 3 3
[CITEPA] berichtet kleiner 20 mg/m für V=135000 m /h und max. Kapazität von 225 t/h.
2 Datenquelle [Met-Plant-Int-1-94]
Tabelle A.4.21: Mit Gewebefiltern erzielte Staubemissionswerte bei Strahlentzunderungsanlagen
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 165

Teil A/Kapitel 4
A.4.2.2.4 Optimierte Spülpraktiken / Kaskadenspülung
Beschreibung: Siehe auch Kapitel D.8
Ein optimiertes Spülsystem hat die Reduktion der entstehenden Abwassermenge und der
Schadstoffbelastung zum Ziel. Eine gebräuchliche Methode zur Reduzierung der Abwassermengen
und Schlämme aus der Abwasserbehandlung ist die Installation von (Gegenstrom-)
Kaskadenspülsystemen in Kombination mit Abquetschrollen in der Spülsektion. Darüber hinaus kann
Spülwasser in anderen Teilen der Anlage wieder verwendet werde, z.B. als Auffüllwasser für
Beizbäder.
Abquetsch- und Abstreifrollen werden hinter den Beizbädern und sowohl vor als auch hinter den
Spülbädern installiert. Mit deren Hilfe wird anhaftende Flüssigkeit aus den Prozessbädern entfernt,
und die Verschleppung von Beizsäure und aufkonzentriertem Spülwasser von einem Kaskadenschritt
in den folgenden reduziert.
Eine typische Kaskadenspülung besteht aus drei bis sechs Abteilungen mit Abstreifrollen zur
Verminderung der Ausschleppung zwischen den einzelnen Abteilungen. Frisch- oder
Kondensatwasser wird der letzten Spülabteilung zugegeben, während die anderen Spülabteilungen
jeweils mit dem Überlauf des nachfolgenden Beckens gespeist werden. Das überschüssige Wasser, das
z.B. durch Ausschleppung anfällt, fließt vom ersten Spülbehälter in einen Lagertank, von dem aus es
üblicherweise der Regenerierungsanlage zugeführt wird. Ein Teil des Wassers aus den
Zwischenspülschritten wird in den Absorptionskolonnen der Regenerierungsanlage zur
Säuredampfabsorption oder zur Verdünnung der Frischsäure in den Beiztanks verwendet.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch.
• Reduktion der Abwassermengen und der Schlämme aus der Abwasserbehandlung.
• Reduzierter Säureverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Jenn An, Taiwan
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.5 Beizen mit intensiver Badbewegung / Turbulenzbeizen
Beschreibung:
Die neuesten Entwicklungen in der Beiztechnologie dienten im Wesentlichen der Verbesserung des
Prozesses selbst. Ziel war eine Erhöhung der Effizienz, der Beizgeschwindigkeit und der Qualität
sowie eine Verbesserung der Kontrollierbarkeit des Beizvorgangs. Bild A.4-15 zeigt die Entwicklung
von tiefen Beiztauchbecken über Flachbeizbecken hin zu Beizen mit bewegten Bädern, in denen die
Säure im engen Spalt zwischen den einzelnen Beizsektionen auf das Stahlband gesprüht wird.
166 Stahlverarbeitung

Tieftauchbad Flachbeizbecken Sprühbeize/Turbulenzbeize
Bild A.4-15: Unterschiedliche Beiztankvarianten
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Erhöhte Effizienz.
• Reduzierter Energieverbrauch, reduzierter Säureverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neue Beizanlagen und bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen.
Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Da der Prozess effektiver ist, sind niedrigere Beiztemperaturen möglich, der Säureverbrauch ist
reduziert. [Metall94]
• Turbulenzbeizen sind einfacher zu kontrollieren (und können mit zusätzlichen Prozessregelungen
ausgerüstet werden), eine effektivere Regelung des Beizresultates ist möglich, dies führt zu
weniger Überbeizung und geringeren Beizverlusten (20 – 30 %, entsprechend 0,8 – 1,2 kg/t).
[Metall94]
• Frischsäureverbrauch und/oder erforderliche Regenerationskapazitäten für verbrauchte Säuren
sind geringer. [Metall94]
Referenzanlagen:
Stahlwerke Bochum AG (Deutschland); BHP (Australien); Sumitomo Metals (Japan); Sidmar
(Belgien); Thyssen Stahl (Deutschland); ILVA (Italien); ALZ (Belgien), Avesta (Schweden);
Allegheny Ludlum (USA) [Metall94]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: reduzierte Investitions- und Betriebskosten.
Motivation für die Implementierung:
Verbesserung der Beizeffizienz, verbesserte Qualität, finanzieller Vorteil.
Referenzliteratur:
A.4.2.2.6 Reinigung und Wiederverwendung von Beizflüssigkeiten
Beschreibung:
Mechanische Filterung, Säurerückgewinnung und interne Rückführung von Teilströmen können zur
Reinigung und Verlängerung der Lebensdauer von Beizbädern eingesetzt werden. Die Beizflüssigkeit
wird, z.B. in Tiefenfiltern, gereinigt, um Feststoffe zu entfernen. Gegebenenfalls kann eine Kühlung
der Säure in Wärmetauschern vor Adsorptionsanlagen, in denen physiko-chemische Adsorptionsmittel
(wie Harz) die freie Säure aus dem verbrauchten Strom herausholen, notwendig sein. Wenn die
Adsorptionseinheit gesättigt ist, wird die freie Säure mit Frischwasser desorbiert und in den
Beizprozess zurückgeführt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Säureverbrauch (Abwassermenge und Schlamm).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Stahlverarbeitung 167

Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
Referenzanlagen:
Allegheny Ludlum, USA
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.7 Regenerierung von Salzsäure mittels Sprühröstverfahren
Beschreibung:
Siehe Kapitel D.6.10.1.2 für die Beschreibung des Regenerierungsprozesses und Kapitel D.6.3 für
Emissionsminderung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Frischsäureverbrauch (von 12 – 17,5 kg/t auf 0,7 – 0,9 kg/t; 33 %ige HCl).
• Reduzierte Abwasser- und Schlamm-Menge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen abhängig von der Größe.
Medienübergreifende Effekte:
• Verbrauch von Energie und Wasser.
• Entstehung von Luftemissionen (Verbrennungsprodukte und Säure), die z.B. mit Nasswäschern
abgeschieden werden müssen.
• Entstehung von Abwasser, das behandelt werden muss (siehe A.4.2.2.28).
• Spezifische Schwebstoffemission von 2,86 g/t Produkt (im behandelten Abwasser).
• Reduktion der Menge an Frischsäure, die produziert werden muss (Lieferant/Hersteller).
• Produktion eines verkaufsfähigen Nebenproduktes: Eisenoxid, das in der Ferritindustrie oder in
der Farben- und Glasproduktion verwendet werden kann.
Referenzanlagen: [Karner-1]
Firma Auftrags- Kapazität Bemerkung
jahr [l/h]
Hoesch Stahl AG; Dortmund, FRG 1989 9000
Ornatube Enterprise; Kaohsiung; Taiwan 1989 900
Shanghai Cold Strip; China 1989 2900
China Steel; Kaohsiung, Taiwan 1989 1900
Sidmar S.A.; Gent, Belgien 1990 11000
Anshan Iron & Steel; China 1991 2 x 6000 hochreines Oxid
Benxi Iron & Steel; China 1992 5000
Karaganda Met. Komb.; Kazakhstan 1992 2 x 10000
MMK; Magnitogorsk, Russland 1993 11000
Baoshan Iron & Steel; China 1994 2 x 2900 hochreines Oxid
Hanbo Steel; Korea 1994 11000
Technische Betriebsdaten:
Tabelle A.4-22 und Tabelle A.4-23 zeigen die mit HCl-Sprühröstung verbundenen Verbrauchs- und
Emissionswerte.
168 Stahlverarbeitung

Einsatz / Verbrauchswerte
Verbrauchte Säure 0,7 - 0,9 kg/t
Kühlwasser (rein) 0,07 - 0,09 m 3 /t
Industrielles + demineralisiertes Wasser 0,09 - 0,15 m 3 Energie:
/t
Elektrische Energie
4 - 15 MJ/t
Kalorische Energie (Erdgas)
Ausbringung / Emissionswerte
102 - 119 MJ/t
Spezifische Emission
Festes Nebenprodukt: Fe2O3 5,1 - 5,4 (5,6 Sidmar) kg/t
Rezirkulierte Säure(20 %) 23 - 40 kg/t
Kühlwasser (raus) 0,07 - 0,09 m 3 /t
Abgas 24 -38 m 3 /t
Abwasser (Ableitung)
0,04 - 0,07 m 3 Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
/t
Tabelle A.4.22: Verbrauchs- und Emissionswerte für HCl-Sprühröstung
Konzentration
[mg/Nm 3 ]
Spezifische
Emission
[kg/t Produkt]
Reduktionsrate 1
[%]
Analysenmethode
Staub 20 - 50 n.a. n.a. EPA
SO2 50 - 100 n.a. n.a. SO4 Ionenchromatographie
(NBN T95-202)
Teil A/Kapitel 4
300 - 370 0,014 > 90 NO3 Ionenchromatographie
(NBN T95-301), Luminiszenz
CO 150 0,006 > 90 Umwelt-BA EM-K1
CO2 180000 6855 > 90 Infrarot
HCl 8 - 30 3,05 E-4 > 98 Ionenchromotographie
(ASTM D 4327-84),
Potentiometrische Titration
(NEN 6476)
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
1 Reduktionsrate basiert auf Massenfluss des Inhaltstoffes vor/nach Abscheidevorrichtung
NO2 2
2 (3 % O2)
Tabelle A.4.23: Luftemissionen aus der HCl-Sprühröstung
Nach Angaben von Anlagenherstellern liegen die Konzentrationswerte für HCl und freies Cl2
bei unter 2 mg/m 3 . [Karner-1]
Für einen Gegenstrom-Füllkörperwasserwäscher mit basischer Schlusswäsche wurden HCl-
Emissionen von < 15 mg/m 3 bei Investitionskosten von 1.175 kECU und Betriebskosten von
6 kECU/Jahr (Elektrizität 300 kWh, V=10.000 m 3 /h) gemeldet. [CITEPA]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 169

Teil A/Kapitel 4
A.4.2.2.8 Regenerierung von Salzsäure mittels Wirbelschichtverfahren
Beschreibung:
Siehe Kapitel D.5.10.1.1 für die Beschreibung des Regenerierungsprozesses und Kapitel D.5.3 für
Emissionsminderung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Frischsäureverbrauch.
• Reduzierte Abwasser- und Schlamm-Menge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen abhängig von der Größe.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Wirtschaftlichkeit einer modernen Beizanlage, das Wirbelschichtverfahren eingeschlossen,
umfasst die folgenden Faktoren:
• Frischsäureverbrauch.
• Wiederverwertung von Spül- und Wäscherwasser.
• Produktion von sauberer eisenfreier Salzsäure.
• Produktion von Eisenoxid, das in verschiedenen Industriezweigen genutzt werden kann.
Im Allgemeinen sind die Investitionskosten für eine Beizanlage inklusive einer Wirbelschicht-
Regenerationsanlage günstig, wenn man Betriebskosten und die resultierenden Vorteile berücksichtigt.
Die Gesamtbetriebswirtschaftsdaten schwanken von Anlage zu Anlage, wegen der lokalen
Unterschiede in Säure- und Altsäureregenerierungskosten sowie der unterschiedlichen Kosten für eine
Modernisierung bestehender Anlagen bzw. den Bau von Neuanlagen. [Rituper-1]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.9 Abwasserfreie Salzsäure-Bandbeizanlage
Beschreibung:
Bei der Bestimmung des Abwassers aus dem Beizbetrieb müssen verbrauchte Säure, Spülabwasser
und Wasser der Wäscher mit berücksichtigt werden. Beim Einsatz des Wirbelschichtverfahrens führt
die fast vollständige Rückführung der Säure zwischen Beize und Regeneration, abgesehen von
kleineren Verdampfungsverlusten, zu einem gegen Null gehenden Frischsäureverbrauch. [Rituper-1]
Da das Wirbelschichtverfahren bei ungefähr 850 ºC betrieben wird, kann zusätzliches Spül- und
Wäscherwasser in der Regenerierungsanlage verwertet werden. Gemäß der Energiebilanz des
Venturiwäschers wird ein gewisser Teil des Wassers benötigt, um das Reaktorabgas durch
Verdampfung zu kühlen. [Rituper-1]
Die Menge des Spül- und Wäscherwassers die im Wirbelschichtverfahren verwertet werden kann,
hängt vom Eisengehalt der Beizlösung ab. Ein Beispiel für die Verwertung von Spülwasser ist in Bild
A.4-16 gezeigt. Ein Teil des Spülwassers wird für die Absorption genutzt. Das restliche Wasser wird
dem Venturiwäscher zugegeben. [Rituper-1]
170 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Bei dem in Bild A.4-16 gezeigten Beispiel können insgesamt 5.943 l/h Spülwasser für die Absorption
eingesetzt werden. Je nach Eisengehalt der Beizlösung können bei 105 g Fe ++ /l ungefähr 500 Liter
Spülwasser und bei 130 g Fe ++ /l ungefähr 1.750 Liter zusätzlich verwertet werden.
7000
6500
6000
5500
5000
Basismenge Spülwasser
Zusätzliches Spülwasser
Verbrauchte Beizsäure
4500
100 110 120 130
140
Bild A.4-16: Abhängigkeit der Spülwasserverwertung vom Eisengehalt
[Rituper-1]
Dieses Beispiel zeigt, dass eine ökonomische abwasserfreie Beizline bei Berücksichtigung der
verbrauchten Säure- und Spülwassermengen sowie der Konzentrationen, erreicht werden kann.
Mit diesem Verfahren ist eine geschlossene, abwasserfreie Beizanlage möglich und wurde bereits in
mehreren modernen Anlagen installiert. Diese Anlagen arbeiten mit Salzsäureverbräuchen von
weniger als 0,2 kg Säure/Tonne gebeiztes Material. Ein Beispiel für eine abwasserfreie, in Betrieb
befindliche Beizlinie ist in Bild A.4-17 dargestellt. [Rituper-1]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Keine Wasserableitung/Verschmutzung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen abhängig von der Größe.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 171

Teil A/Kapitel 4
Wasser
7400 l/h
zu beizender Stahl
Verbrauchte Säure
7345 l/h
200 g/l HCl
100 g/l Fe
Frische Säure
< 0.2 kg/t
Säureabfall
7345 l/h
200 g/l HCl
100 g/l Fe
Wasser
3.550 l/h
Erdgas
645 m 3 /h
Wäscher
Beizlinie
Regenerierte
Säure
7730 l/h
190 g/l HCl
2 g/l Fe
Tanklager
Regenerierte
Säure
7730 l/h
190 g/l HCl
2 g/l Fe
Wirbelschichtverfahren
Eisenoxid
1050 kg/h
Bild A.4-17: Beispiel einer abwasserfreien HCl-Beize mit Säureregeneration
[Rituper-1]
A.4.2.2.10 Rückgewinnung von Schwefelsäure mittels Kühlkristallisation
Beschreibung: siehe Kapitel D.6.9.1 und D.6.3 Reduzierung der Luftemissionen (Wäscher).
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Frischsäureverbrauch.
• Reduzierte Abwasser- und Schlamm-Menge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen abhängig von der Größe.
Spülsäure
6900 l/h
16 g/l HCl
0.4 g/l Fe
Spülsäure
6900 l/h
16 g/l HCl
0.4 g/l Fe
172 Stahlverarbeitung
Abluft
15000 m 3 /h
< 10 mg HCl /m 3
890 l Wasser/h
gebeizter Stahl
Abgas
39800 m 3 /h
< 30 mg HCl /m 3
< 50 mg Staub/m 3

Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
• Luftemissionen aus der Rückgewinnung.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Teil A/Kapitel 4
Tabelle A.4-35 zeigt die mit H2SO4- Vakuumkristallisation verbundenen Verbrauchs- und
Emissionswerte.
Einsatz / Verbrauchswerte
Verbrauchte Säure 7 - 10 kg/t
Kühlwasser (rein) 2 - 3,5 m 3 /t
Industrielles + demineralisiertes Wasser 0,2 - 0,4 m 3 Energie:
/t
Elektrische Energie
1 - 20 MJ/t
Kalorische Energie 100 - 200 MJ/t
Ausbringung / Emissionswerte
Spezifische Emission
Festes Nebenprodukt: Fe-Sulphat 26 - 30 kg/t
Rezirkulierte Säure(20 %) 0 -10 kg/t
Kühlwasser (raus) 2 - 3,5 m 3 /t
Abgas 70 - 90 m 3 /t
Abwasser (Ableitung)
0,2 - 0,4 m 3 Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
/t
Tabelle A.4.24: Verbrauchs- und Emissionswerte für H2SO4-Vakuumkristallisation
Konzentration
[mg/Nm 3 Spezifische Emission
Analysenmethode
] [g/t Produkt] [%]
SO2 8 - 20 0,5 - 1,5 > 95 Infrarot
H2SO4 5 - 10 0,3 - 0,6 > 95 Titration
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
1
Reduktionsrate basiert auf Massenfluss des Inhaltstoffes vor/nach Abscheidevorrichtung
Reduktionsrate 1
Tabelle A.4.25: Luftemissionen aus der H2SO4-Vakuumkristallisation
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.11 Regenerierung von Mischsäuren mittels Sprühröstverfahren
Beschreibung: siehe Kapitel D.5.10.1.2 und D.5.3
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des Frischsäureverbrauches (von 2,5 -7 kg/t HF und 3 - 10 kg/t HNO3 auf 0,8 – 1,2 kg/t
HF), Reduktion der Menge Frischsäure, die produziert werden muss (Lieferant/Hersteller). [Com
Karner]
• Reduktion des Neutralisierungsschlamms. [Com Karner]
Stahlverarbeitung 173

Teil A/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen. [Com Karner]
Medienübergreifende Effekte:
• Verbrauch von Energie und Chemikalien.
• Entstehung von Luftemissionen, die erfasst/abgeschieden werden müssen.
• Anfall von Abwasser, das behandelt werden muss.
• Produktion eines verwertbaren Nebenprodukte: Mischoxid. [Com Karner]
Referenzanlagen: [Com Karner]
Firma Kapazität [l/h] Inbetriebnahmejahr
Acerinox, Spanien 3000 1992
Yieh United, Taiwan 4500 1994
Posco, Korea 4500 1994
Columbus, Südafrika 4500 1995
Technische Betriebsdaten:
Tabelle A.4-26 zeigt die mit Mischsäure-Sprühröstung verbundenen Verbrauchs- und Emissionswerte.
Verbrauchte Säure
Einsatz / Verbrauchswerte
25 - 100 kg/t
Kühlwasser (rein) 1,5 - 9 m 3 /t
Harnstoff (für Denox)
Ätznatron
Energie:
0,4 - 1 kg/t
Elektrische Energie 5 - 20 MJ/t
Kalorische Energie (Erdgas) 60 - 230 MJ/t
Ausbringung / Emissionswerte
Festes Nebenprodukt: mixed oxide 1,7 - 5 kg/t
Rezirkulierte Säure(HF 6 %, HNO3 10 %) 26 - 108 kg/t
Kühlwasser (out) 1,5 - 9 m 3 /t
Abgas: 25 - 100 m 3 /t
NOx < 100 ppm
(= 200 mg/m 3 HF
als NO2)
< 2 mg/Nm 3
Staub < 10 mg/Nm 3
Abwasser 0,003 - 0,01 m 3 Bemerkung: Datenquelle [Com-Karner], Beispiel Pyromars
/t
Tabelle A.4.26: Verbrauchs- und Emissionswerte für Mischsäureregeneration mit Sprühröstung
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Einsparungen aufgrund des reduzierten Säureverbrauchs und durch
ein verkaufsfähiges Nebenprodukt.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
W. Karner, W.Hofkirchner, Modern pickling and acid regeneration technology, MPT- Metallurgical
Plant and Technology No.2, 1996, 92 -100
174 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
A.4.2.2.12 Rückgewinnung von Mischsäure (HNO3 und HF) durch
Ionenaustauschverfahren
Beschreibung: siehe Kapitel D.5.9.3
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Abfallmenge und des Frischsäureverbrauchs.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Einsatz / Verbrauchswerte
Verbrauchte Mischsäure 0,05 - 0,2 m 3 /t
Wasser 0,05 - 0,2 m 3 Energie:
/t
Elektrische Energie
2 - 5 MJ/t
Ausbringung / Emissionswerte
Spezifische Emission
Zurückgewonnene Mischsäure 0,05 - 0,2 m 3 /t
Rückgewinnungsrate für freie HF: 75 - 85 %
Rückgewinnungsrate für freie HNO3: 80 - 85 %
Entfernungsrate für Metalle: 50 - 55 %
Metallhaltige schwache Säurelösung 0,05 - 0,2 m 3 /t
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
Tabelle A.4.27: Verbrauchs-/Emissionswerte für Mischsäurerückgewinnung mit Ionentauscher
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.13 Rückgewinnung von Mischsäure (HNO3 und HF) durch
Diffusionsdialyse
Beschreibung: siehe D.5.9.4
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Abfallmenge und des Frischsäureverbrauchs.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Schwedische Anlage.
Stahlverarbeitung 175

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Beispiel
Dank der Filterung der verbrauchten Säuren ist eine Reinigung der Membranen nur selten notwendig.
Durch die entsprechende Vorreinigung der Prozesslösungen wurde erreicht, dass die 1989 in
Schweden zur Regenerierung von Edelstahlbeize (HF/HNO3, 300 l/h) installierte Diffusionsdialyse-
Anlage bis heute (1993) ohne Membranreinigung mit perfekten Ergebnissen in Betrieb ist.
[OSMOTA]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.14 Rückgewinnung von Mischsäure durch Eindampfverfahren
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.10.4 und D.5.10.5.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des Frischsäureverbrauches durch Recycling der freien und der gebundenen HNO3 und
HF.
• Keine Nitrate im Abwasser.
• Keine Staubemissionen. [Com2 FIN]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch und H2SO4-Verbrauch.
• Entstehung von Metallsulfaten, die zu Metallhydroxiden neutralisiert werden müssen. [Com2 FIN]
Referenzanlagen:
Firma Kapazität (l/h) Inbetriebnahmejahr
Outokumpu, Finnland 1500 1984
Outokumpu, Finnland 3000 1997
176 Stahlverarbeitung

Technische Betriebsdaten:
Einsatz / Verbrauchswerte
Verbrauchte Säure 15 – 30 Liter / t
H2SO4 (95 %) 4,0 – 6,0 kg / t
Kühlwasser
Energie:
3,8 – 5,8 kg / t
Elektrizität 2,3 – 3,5 MJ / t
Dampf 16 – 24 kg / t
Propan 3,2 – 4,8 MJ / t
Kühlwasser
Ausbringung / Emissionswerte
3,8 – 5,8 kg / t
Rezirkulierte Säure:
130 g/l HNO3
55 g/l HF
14 – 20 Liter / t
Metallsulphat: 5,0 – 7,6 kg / t
Fe 0,6 – 0,8 kg / t
Cr 0,09 – 0,13 kg / t
Ni 0,08 – 0,12 kg / t
SO4
1,9 – 2,9 kg / t
H2SO4
Abgas:
1,7 – 2,5 kg / t
Staub kein
HF < 2 mg / l
NO2
< 100 mg / l
Die o.g. Daten basieren auf Betriebsmessungen.
Teil A/Kapitel 4
Tabelle A.4.28: Verbrauchs- und Emissionswerte für Mischsäurerückgewinnung mittels Eindampfung
[Com2 FIN]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
• Einsparungen aufgrund des reduzierten Säureverbrauchs.
• Einfaches Einstellen konstanter Säurenzusammensetzungen.
• Säureneutralisation nicht notwendig. [Com2 FIN]
Motivation für die Implementierung:
• Vollständige Regeneration der Säuren. [Com2 FIN]
Referenzliteratur:
B.Nyman, T.Koivunen, The Outokumpu process for pickling acid recovery, Iron Control in
Hydrometallurgy, Toronto, 19 - 22 Oct 1986, p 519-536, John Wiley &Sons.
A.4.2.2.15 Elektrolytisches Vorbeizen von hochlegierten Stählen
Beschreibung:
In einem, den Mischsäurebecken vorgeschalteten, neutralen Elektrolysetank wird in einer wässrigen
Natriumsulfatlösung (Na2SO4) bei einer Temperatur von max. 80 ºC vorgebeizt. Elektrolytische
Vorbeizen sind geschlossen, Dämpfe werden abgesaugt und vor der Ableitung über einen Wäscher
gereinigt.
Neuere Entwicklungen beinhalten auch alkalische, elektrolytische Vorbeizen in Kombination mit
neutralen Vorbeizen und sauren Beizen/sauren Elektrolysen. [Hitachi]
Stahlverarbeitung 177

Teil A/Kapitel 4
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierung des Beizerfordernisses in der Mischsäurebeize und damit Reduzierung der NOx- und
Nitratemissionen.
• Im Allgemeinen werden Nassreinigungen mittels Füllkörperwäscher zur Reduktion der
Luftemissionen von Vorbeizanlagen angewendet.
Anwendungsbereich:
• Neue Beizanlagen und bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen
vorausgesetzt genügend Platz ist vorhanden.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Allegheny Ludlum, USA
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.16 Reinigung und Wiederverwendung von elektrolytischer
Beizflüssigkeit
Beschreibung:
Während des Beizvorgangs werden unlösliche Salze und Metallverbindungen gebildet, die aus der
Elektrolytlösung entfernt werden müssen, um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten.
Dazu wird ein kleiner Teilstrom des Elektrolyten gereinigt. In der Lösung enthaltene Feststoffe
werden mittels Schräglamellen-Filter durch die Schwerkraft abgetrennt. Die gereinigte Lösung wird in
die Elektrolyse zurückgeführt und der Schlamm einer Chromreduktion unterzogen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verlängerte Elektrolyt-Lebensdauer, reduzierter Abfallanfall.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Allegheny Ludlum, USA
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.17 Externe Wiederverwertung von verbrauchter Beizlösung
Beschreibung:
Verkauf zur externen Regenerierung/ Verkauf zum Einsatz in der Abwasserbehandlung.
�Es wurden keine Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
178 Stahlverarbeitung

Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Teil A/Kapitel 4
A.4.2.2.18 Reduktion von Emissionen beim Beizen / geschlossene HCl- und
H2SO4-Beiztanks mit Abgasreinigung
Beschreibung: siehe Kapitel D.5.2 und D.5.3 ff
Die verschiedenen Arbeitsschritte beim Beizen werden in komplett geschlossenen Anlagen oder in
Anlagen, die mit Absaughauben ausgerüstet sind, durchgeführt. Die entstehenden Säuredämpfe
werden abgesaugt und Gaswäschern (Absorptionkolonnen) zur Reinigung zugeführt. Rezirkuliertes
Wasser, z.B. aus der Spülung, wird als Absorbens verwendet. Ein Teil des Waschwassers muss über
eine Neutralisationseinrichtung ausgeschleust werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere diffuser Säuredämpfe.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
• Entstehung von saurem Abwasser, das entweder im Prozess wiederverwendet werden kann, z.B.
als Spülwasser in der HCL-Regeneration, oder das eine Neutralisierung und Behandlung erfordert
(mit den verbundenen Verbrauch an Chemikalien und Entstehung von Schlämmen).
Referenzanlagen: Jenn An, Taiwan [Danieli].
Technische Betriebsdaten:
HCl Beizen
Staub
HCl Beizen
HCl
Spezifisches Abgasvolumen [m 3 /t] 25 - 400
Energieverbrauch [MJ/t] 0,5 - 1,5
Konzentration [mg/Nm³] 10 - 20 10 - 30 1
Spezifische Emission [g/t] 0,258
Reduktionsrate 2 > 98 %
Analysenmethode
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
EPA Ionenchromotographie (ASTM D 4327-84)
Potentiometrische Titration (NEN 6476)
1
[EUROFER 6.9] meldet obere Grenze von 30 mg/Nm³ wenn kontinuierliche Messungen berücksichtigt
werden.
2
Reduktionsrate basiert auf Massenfluss des Inhaltstoffes vor/nach Abscheidevorrichtung
Tabelle A.4.29: Mit Absorptionstürmen erzielte Emissionswerte für HCl-Beizen
Andere Quellen berichteten die folgenden erzielten Emissionswerte:
USA [EPA-453]
Füllkörperwäscher + (Gewebe)Tröpfchenabscheider:
HCl-Emissionswerte: 2,7 / 2,8 / 21,2 mg/m 3 , dies entspricht 99,5 / 97,8 / 97,0 % Wirkungsgrad.
Stahlverarbeitung 179

Teil A/Kapitel 4
Platenwäscher + (Gewebe)Tröpfchenabscheider:
HCl-Emissionswerte: 3,5 mg/m 3 , dies entspricht 99,96 % Wirkungsgrad.
Platenwäscher + (Chevron)Tröpfchenabscheider:
HCl-Emissionswerte: 12,9 / 13,4 mg/m 3 , dies entspricht 99,0 % Wirkungsgrad.
[Co-or] meldete niedrigste HCl-Emissionswerte von 1 mg/m 3 , mit einem Durchschnitt von 15,4 und
einem Maximum von 30 mg/m 3
[CITEPA]:
Wasservorhang + Nebelabscheider:
HCl-Emissionen 10 – 15 mg/m 3 , Investitionskosten: 450 kECU, Betriebskosten: 14 kECU/Jahr,
Stromverbrauch pro Stunde: 100 kWh.
Gegenstrom-Füllkörperwäscher (Wasser): HCl-Emissionen 10 – 15 mg/m 3 , Investitionskosten: 625
kECU, Betriebskosten: 14 kECU/Jahr, Strom 80 kWh.
[Rituper] berichtet Emissionswerte von < 10 mg/m 3 .
H2SO4 Beizen
H2SO4 Beizen
SO2 H2SO4
Spezifisches Abgasvolumen [m 3 /t] 50 - 110
Energieverbrauch [MJ/t] 1 -2
Konzentration [mg/Nm³] 8 - 20 1 - 2
Spezifische Emission [g/t] 0,4 0,05
Reduktionsrate 1 > 95 % > 95 %
Analysenmethode Infrarot Titration
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
Tabelle A.4.30: Mit Absorptionstürmen erzielte Emissionswerte für H2SO4-Beizen
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Gegenstrom-Füllkörperwäscher
Produktionskapazität 900000 t/a
Energieverbrauch (elektrisch) 0,68 kWh/t
Volumenstrom 10,6 Nm 3 /s
Investitionskosten 625 EUR ‘000
Betriebskosten 14 EUR ‘000
Tabelle A.4.31: Geschätzte Kosten für Gegenstrom-Füllkörperwäscher
[CITEPA]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.19 Reduktion der Emissionen beim Beizen / geschlossene
Mischsäurebeiztanks mit Abgasreinigung
Beschreibung: siehe Kapitel D.5.2, D.5.3 (Gewebefilter) und D.5.8.3. Wäscher mit H2O2, NaOH,
Harnstoff …
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere diffuser Säuredämpfe (HF und NOx).
180 Stahlverarbeitung

Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Waschen mit H2O2 resultiert in einem Salpetersäure-Nebenprodukt mit einer Konzentration, die
ein Recycling im Beizprozess ermöglicht.
• Reduktion des Verbrauchs an Salpetersäure.
• Reduzierte Abwassermenge und Schlämme aus der Abwasserbehandlung.
• Im Falle der H2O2- oder Harnstoffeindüsung ins Beizbad, kann Waschwasser zur Auffrischung in
den Beiztanks verwertet werden.
• Waschen mit Natriumhydroxate führt zu einem Natriumnitrat Abfall, der entsorgt werden muss.
Referenzanlagen:
Thyssen Stahl, Krefeld, Deutschland [Met-Plant-Int-1-94]
Allegheny Ludlum, USA
Technische Betriebsdaten:
Von [CITEPA] berichtete Emissionen liegen zwischen 0,2 und 2 mg/m 3 (max. 17 mg/m 3 ) für HF und
zwischen 5 und 1.000 mg/m 3 für NOx.
Von der Industrie wurde die untere Grenze des Emissionsintervalls für NOx mit 350 mg/Nm 3
angegeben. [Com2 CR]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.20 NOx-Unterdrückung beim Beizen mit Mischsäure durch Zugabe von
H2O2 (oder Harnstoff) zum Beizbad
Beschreibung: siehe Kapitel D.5.8.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Reduzierter Säureverbrauch.
• Verbrauch an Wasserstoffperoxid (3 bis 10 kg/t).
Referenzanlagen:
Thyssen Stahl, Krefeld, Deutschland (Harnstoffzugabe) [Met-Plant-Int-1-94]
Technische Betriebsdaten:
Die Zugabe von Wasserstoffperoxid unterdrückt die Bildung von gasförmigen NOx-Emissionen durch
Rückbildung von HNO3 im Beiztank. So ist es möglich, den Säureanteil wiederzuverwerten, was zu
einem um 25 % reduzierten Säureverbrauch führt.
Stahlverarbeitung 181

Teil A/Kapitel 4
Konzentration
[mg/Nm 3 Spezifische Emission
Analysenmethode
] [g/t Produkt]
[%]
NOx 350 - 600 80 - 300 75 - 85 Chemilumineszenz
HF 2 - 7 1 - 1,5 70 - 80 Titration
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
1
Reduktionsrate umfasst Reduktion durch H2O2 Injektion und Absorptionssystem.
Reduktionsrate 1
Tabelle A.4.32: Mittels H2O2 Injektion erreichbare Emissionswerte
Für die NOx-Unterdrückung mittels Harnstoffzugabe zum Beizbad (plus Gaswäscher) wurden
Emissionen, die sicher unter einem NOx-Limit von 850 mg/m 3 liegen, gemeldet. Höhere
Ammoniakgehalte im Abwasser wurden durch Belüftung reduziert. [Met-Plant-Int-1-94]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Für eine 70%ige Reduktion von NOx, liegen die berichteten Kosten für die Zugabe von
Wasserstoffperoxid bei 4 kECU/kg NOx. [CITEPA]
Für das Beizen in flachen Tanks mit intensiver Badbewegung kann sich die erforderliche
Wasserstoffperoxid-Zudosierung drastisch erhöhen. [Com2 CR] Daher können für große Beizanlagen,
bei denen extreme Zugaben erforderlich wären, andere NOx-Reduktionsmaßnahmen (z.B. SCR-
Systeme) geeigneter sein.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.21 Reduktion von NOx aus Beizbädern durch selektive katalytische
Reduktion
Beschreibung: Siehe Kapitel D.2.4 für eine detaillierte Beschreibung.
Die selektive katalytische Reduktion (SCR) kann für die Emissionen von Mischsäurebeizen
angewendet werden. Diese Technik beinhaltet die Erwärmung der NOx-haltigen Abgase aus den
Beiztanks auf 280 - 450 o C und das Einblasen von Ammoniak oder Harnstoff. Der Gasstrom wird über
einen Katalysator geführt. Hier reagiert das NOx mit dem Ammoniak und bildet Stickstoff und
Wasser.
SCR kann mit einem zusätzlichen HF-Reduktionschritt gekoppelt werden, der entweder aus einer
nassen Absorption oder einer Kalkbehandlung besteht. [Com CR] Bei letzterer wird das Abgas vor der
SCR mit Kalk behandelt, wobei HF mit dem Kalk zu Flußspat reagiert, der aufgrund seiner hohen
Reinheit als Sekundärrohstoff verwertet werden kann. [CITEPA]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von NOx. Der Reduktionswirkungsgrad beträgt bis zu 95 % mit einem typischen
Bereich von 70 – 90 %. Die erreichten NOx-Werte hängen von der Ausgangskonzentration ab.
• Reduktion der HF-Emissionen, wenn kombiniert mit Kalkbehandlung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: 3 Einheiten in der Outokumpu Tornio Anlage, Finnland [Com2 FIN]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Hohe Investitionskosten, daher nur für große Anlagen. [Com CR]
Motivation für die Implementierung:
182 Stahlverarbeitung

Referenzliteratur:
Teil A/Kapitel 4
A.4.2.2.22 Reduzierung von NOx aus Beizbädern durch selektive nichtkatalytische
Reduktion
Beschreibung: Siehe Kapitel D.2.5 für eine detaillierte Beschreibung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch, um Abgas auf Betriebstemperatur für SNCR zu heizen.
Referenzanlagen: nicht angewendet bei Mischsäurebeizen.
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Das Aufheizen der Abgase von Umgebungstemperatur auf die für SNCR erforderliche Temperatur (im
Bereich 900 - 1000 o C) bedingt sehr hohe Betriebskosten. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad
geringer als der des SCR-Verfahrens, dessen erforderliche Temperatur etwa 500 - 600 o C weniger
beträgt als die für SNCR. [Com3 EUROFER] Da andere NOx-Reduktionsmaßnahmen zur Verfügung
stehen, die geeigneter und effektiver sind, wurde SNCR nicht als BVT für die NOx-Reduktion bei
Mischsäurebeizen gewählt.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.23 Salpetersäurefreies Beizen von rostfreiem Stahl
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.8.2 für eine detaillierte Beschreibung.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: nicht angewendet bei Bandbeizen [Com2 CR]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.24 Optimierter Walzölgebrauch für niedriglegierten Stahl und
Kohlenstoffstahl
Beschreibung:
Beim Einölen des Bandes (mit Walzöl oder Korrosionsschutzöl) führt eine Optimierung der
Ölsprühkammern oder der Ölungsmaschinen zu einer Reduktion im Ölverbrauch. Elektrostatische
Stahlverarbeitung 183

Teil A/Kapitel 4
Ölmaschinen haben den Vorteil, dass der Ölfluss kontinuierlich der bei der entsprechenden
Bandgeschwindigkeit erforderlichen Ölfilmdicke angepasst werden kann.
Wenn das gebeizte Band (Produkt) im Kaltwalzwerk eingesetzt werden soll, kann ein Ölen in der
Beizlinie überflüssig sein. Ebenso ist der Einsatz von Korrosionsschutzöl nicht notwendig, wenn der
nächste Bearbeitungsschritt unmittelbar folgt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.25 Magnetische Pumpen (niedriglegierte Stähle und Kohlenstoffstahl)
Beschreibung:
Mechanische Pumpen benötigen einen konstanten Wasserfluss auf den mechanischen Dichtungen. Der
Ersatz von mechanischen Pumpen durch magnetische reduziert den Wasserverbrauch.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.26 Erwärmung der Säure durch Wärmetauscher
Beschreibung: Siehe Kapitel D.6
Der Einsatz von Wärmetauschern verhindert die Verdünnung der Beizsäure, wie sie beim direkten
Einblasen von Dampf stattfindet.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
184 Stahlverarbeitung

A.4.2.2.27 Erwärmung der Säure durch Tauchbrenner
Beschreibung: Siehe Kapitel D.6
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.2.28 Behandlung von saurem Abwasser
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Saures Abwasser aus der Spülung und aus den Absorbern des Beiztankabgasreinigungssystems –
soweit es nicht im Beiztank wiederverwendet werden kann – erfordert ebenso wie das Abwasser aus
Spülvorgängen (Anlagenreinigung) eine Behandlung, bevor es abgeleitet werden kann. Das Abwasser
wird neutralisiert (z.B. mit basischem Abwasser aus anderen Abteilungen der Anlage). Gelöste
Metallionen werden in Hydroxide oder schwerlösliche Salze überführt und anschließend durch
Sedimentation (in manchen Fällen durch Zugabe von Flockungsmitteln) abgeschieden. Der
abgeschiedene metallhaltige Schlamm wird in Filterpressen entwässert und dann entsorgt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Abwassermenge und der Schadstoffbelastung
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Entstehung großer Mengen Schlamm.
• Der Schlamm, der hauptsächlich aus Eisenhydroxid und Wasser besteht, kann in die
Eisenproduktion zurückgeführt werden, solange er nicht durch unerwünschte Metalle (z.B. Zink)
oder andere Bestandteile verunreinigt ist. Das Mischen von unterschiedlichen Abwasserströmen
und Schlämmen sollte vermieden werden, da hierdurch die Wiederverwertung erschwert wird.
• Neutralisation erzeugt ebenfalls große Mengen an Neutralsalzen (z.B. NaCl, CaCl2, Na2SO4,
CaSO4), von denen die meisten sehr gut in Wasser löslich sind und mit dem behandelten Wasser
emittiert werden. Eine Behandlung ist nur mit sehr speziellen und in den meisten Fällen
unwirtschaftlichen Techniken (Umkehrosmose, Elektrodialyse oder Verdampfung, gefolgt von
Ionenaustauschern und Konzentrateindampfung mit Salztrocknung) möglich. Auch wenn die
Neutralsalze aus dem Abwasser entfernt werden, ist ihre Verwertung durch die gemischte
Zusammensetzung behindert und ihre Deponierfähigkeit kann aufgrund der Löslichkeit
eingeschränkt sein.
Referenzanlagen:
Stahlverarbeitung 185

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Konzentration Spezifische Emission
Analysenmethode
[mg/l]
[g/t Produkt]
[%]
Schwebstoffe 50 2,86 > 90 DIN 38409-H2
Fe gesamt 2 0,114 > 90 DIN 38406
Zn gesamt 0,06 - 1 "
Ni gesamt 0,1 - 0,5 "
Cr gesamt 0,02 -
0,5
"
Cr VI
0,01 -
0,1
"
Temperatur < 30 o C Thermometer
pH 6,5 - 9,5 DIN38404-C5
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]. Daten basieren auf wöchentlicher, volumenproportionaler 24 h
Probennahme.
1
Reduktionsrate basiert auf Massenfluss des Inhaltstoffes vor/nach Abscheidevorrichtung
Reduktionsrate 1
Tabelle A.4.33: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von HCl-Beizen und Regenerierungsanlagen
[EUROFER CR]
Substanz Konzentration
[mg/l] 1)
Probenart Messungen in 1998
Betreiber/Behörde
Fe 0,41 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Öl < 0,28 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Schwebstoffe < 10 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Cr < 0,01 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Ni 0,03 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Zn 0,02 Qualifizierte Stichprobe 12/6
Bemerkung: Datenquelle: Senator für Bau und Umwelt Bremen. Plant: Stahlwerke Bremen.
1) 3
Mittelwerte der qualifizierten Stichproben von 1998. Abwasservolumen: 264528 m
Tabelle A.4.34: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von HCl-Beizen und Regenerierungsanlagen
[Com2 D]
Konzentration Spezifische Emission
Analysenmethode
[mg/l]
[g/t Produkt]
[%]
Schwebstoffe 40 - 50 16 - 20 > 90 DIN 38409-H2
Fe gesamt 1,4 - 2 0,3 - 0,5 > 95 DIN 38406
Zn gesamt 0,15 - 1 "
Ni gesamt 0,1 - 0,5 "
Cr gesamt 0,5 "
Cr VI
0,01 - 0,1 "
Temperatur < 30 o C Thermometer
pH 6,5 - 9,5 DIN38404-C5
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]. Daten basieren auf wöchentlicher, volumenproportionaler 24 h
Probennahme.
1
Reduktionsrate basiert auf Massenfluss des Inhaltstoffes vor/nach Abscheidevorrichtung
Reduktionsrate 1
Tabelle A.4.35: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von H2SO4-Beizen und Regenerierungsanlagen
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
186 Stahlverarbeitung

A.4.2.3 Walzen
Teil A/Kapitel 4
A.4.2.3.1 Kontinuierliches Walzen an Stelle von konventionellem
diskontinuierlichem Walzen von niedriglegierten Stählen und
Kohlenstoffstahl
Beschreibung: siehe Kapitel A.2 kontinuierliches Walzen
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Ölverbrauch.
• Reduzierter Stromverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Anwendbar für Anlagen mit großer Produktionskapazität und gleichartigen Produkten.
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
• Gekoppeltes oder vollkontinuierliches Walzen kann gegenüber dem diskontinuierlichen Walzen
viele Vorteile haben.
• Verbesserte Materialausbringung aufgrund einer besseren Kontrolle der Abmessungen am Ende
der Coils.
• Verbesserung der erzielten Qualität.
• Reduzierte Frequenz der Rollenwechsel.
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
• Verbesserte Qualität und erhöhte Ausbeute.
Referenzliteratur:
A.4.2.3.2 Beizanlage gekoppelt mit einem Tandemwalzwerk
Beschreibung:
Die Verbindung einer bestehenden Beizlinie mit einem bestehenden Tandemgerüst ist nur von Vorteil,
wenn die Kapazitäten der beiden Anlagen miteinander harmonieren.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Schrottanfall (Fehlerminimierung).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
• Reduzierte Produktionszeit, minimierte Defekte, erhöhte Ausbeute.
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 187

Teil A/Kapitel 4
A.4.2.3.3 Optimierte Auswahl von Walzöl und Emulsionssystem
Beschreibung:
Die Richtige Wahl des Walzöls für das Tandemwalzwerk ist aus Qualitätsgründen (gute
Destillationseigenschaften, einfache Entfernung in Entfettungslinien) wichtig. Darüber hinaus muss
ein Walzöl, um den Ölverbrauch in Grenzen zu halten, eine Reihe von Leistungskriterien erfüllen:
- Gute Schmiereigenschaften, um den Ölverbrauch zu reduzieren.
- Leichte Abtrennung im Falle von Leckagen des Hydrauliksystems oder der Morgöl-Lager. Falls
eine vollständige oder teilweise Abtrennung nicht möglich ist, muss sonst die gesamte Emulsion
ausgewechselt werden.
- Tatsächliche Prozessparameter (Kaltreduktion, Abmessung, Walzkraft, Geschwindigkeit,
Unebenheit) und die vorhandene Emulsionspräparation bestimmen die Erfordernisse an die
Stabilität der Emulsion und an die Verteilung des Öls in der Emulsion.
- Die Qualität des Öls darf durch längere Produktionsstillstände nicht beeinflusst werden (Stabilität
der Emulsion, Bakterienwachstum), da die Emulsion sonst vorzeitig verworfen werden muss.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Ölverbrauch.
• Reduktion zu entsorgender Altemulsion.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.3.4 Kontinuierliche Überwachung der Emulsionsqualität
Beschreibung:
Die Qualität der Emulsion kann durch verschiedene schwer zu überwachende Zwischenfälle reduziert
werden: Verschleppung von Säure aus der Beizlinie, Verunreinigung durch Emulsionskühlwasser,
Verunreinigung mit Hydraulik- oder Morgöl, Zerstörung der Eigenschaften durch Bakterien oder
Aufkonzentrierung von feinen Eisenteilchen. Solche Zwischenfälle führen oft zu einem partiellen oder
vollständigen Austausch der Tandememulsion.
Eine regelmäßige oder, wenn möglich, kontinuierliche Kontrolle der wesentlichen
Emulsionseigenschaften (Ölkonzentration, pH-Wert, Verseifungsfaktor, Säuregehalt, Konzentration
möglicher Verunreinigungen, Konzentration feiner Eisenteilchen usw.) bietet die Möglichkeit,
Störungen frühzeitig zu erkennen und zu beseitigen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Öl-/Emulsionsverbrauch.
• Reduktion der Altemulsionsmenge, die behandelt und entsorgt werden muss.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
188 Stahlverarbeitung

Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.3.5 Vermeidung von Verunreinigungen
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Regelmäßige Kontrolle der Dichtungen und Leitungen hilft, Leckagen zu vermeiden und so eine
Verunreinigung des Walzöls mit Hydraulik- oder Morgöl zu verhindern.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Ölverbrauch.
• Reduzierte Abwasserbehandlung und –einleitung.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.3.6 Optimierter Emulsions-/Ölgebrauch
Beschreibung:
Die auf dem das Walzgerüst verlassendem Band verbleibende Ölmenge, die einen wesentlichen Teil
des Ölverbrauchs ausmacht, ist abhängig von der Ölkonzentration im letzten Walzgerüst. Daher sollte
die Ölkonzentration im letzten Gerüst auf das für die Schmierung erforderliche Minimum beschränkt
werden. Außerdem sollte die Verschleppung von Emulsion aus vorhergehenden Walzstichen, in denen
die Konzentration höher ist, geringer als die minimale Arbeitskonzentration sein. Die möglichen
Maßnahmen (Trennung der Emulsionswannen, Abschirmung der einzelnen Walzgerüste) sind
spezifisch für jede einzelne Anlage.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Ölverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.3.7 Reinigung und Wiederverwendung von Emulsionen
Beschreibung: Siehe Kapitel D.3.1
Die Walzemulsion wird zum Zwecke der Kühlung, Schmierung und Reinigung auf die Walzen
gesprüht. Eine Verunreinigung der Emulsion erfolgt durch Aufnahme von Feststoffen, Stahlsplittern,
Zunder und Staub. Heutzutage werden Emulsionen als geschlossene Kreislaufsysteme gefahren, in
Stahlverarbeitung 189

Teil A/Kapitel 4
denen Reinigungsvorrichtungen installiert sind, um die Emulsionsqualität zu erhalten und so
Beschädigungen der Oberflächenbeschaffenheit des Bandes zu minimieren.
Zur Entfernung von Verunreinigungen werden Absetzbecken, Trennanlagen, Maschenfilter,
Magnetfilter usw. eingesetzt. Nur ein kleiner Teil der Emulsion muss aus dem Kreislauf ausgeschleust
werden. Dieser wird vor Ableitung in Emulsionsspaltanlagen behandelt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Verbrauch an neuer Kaltwalzemulsion.
• Reduzierte Abwassermenge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.3.8 Behandlung von verbrauchten Emulsionen
Beschreibung: Siehe Kapitel D.3.2
Der Teilstrom des Emulsionskreislaufs, der entsorgt wird, wird zuvor in Emulsionsspaltanlagen entölt
und/oder in Ölschlamm und Wasser getrennt. Das gereinigte Wasser wird dann abgeleitet. Der
abgetrennte ölhaltige Schlamm kann beispielsweise bei integrierten Hüttenwerken im Hochofen
verwendet werden.
Bild A.4-18 zeigt ein Beispiel für ein Emulsionsspaltsystem, bei dem elektrolytisches Spalten einsetzt
wird.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen ins Wasser.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Thermische Behandlung:
Medienübergreifende Effekte:
• Hoher Energieverbrauch.
• Abgasreinigung ist erforderlich.
• Geringer CSB im Abwasser. [Woll]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Chemische Behandlung:
190 Stahlverarbeitung

Medienübergreifende Effekte:
• Entstehung zusätzlicher ölhaltiger Neutralisationsschlämme. [Com D]
• Verbrauch von Chemikalien. [Woll]
• CSB im Abwasser. [Woll]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Elektrolytische Behandlung:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Verbrauchte
Emuslion
Abgetrenntes Öl
LAGERUNG
VERBRAUCHTER
EMULSION
ABSTREIFEN
Frischwasser
Elektrische
Energie
Zentriefuge
Elektrische Energie
ölhaltige Reststoffe Polyelektrolyte
Bild A.4-18: Spaltsystem für verbrauchte Emulsion
[EUROFER CR]
Abgetrenntes Öl
Teil A/Kapitel 4
Salz, Säure SPALTUNG
&
ABSETZEN
Elektrische Energie
Basen, Polyelektrolyte
Gereinigtes
Wasser
MISCHTANK
SPALTUNG &
ABSETZEN
SPALTUNG
&
ABSETZEN
Rückgeführtes Wasser
In der Anlage rezirkuliert
In Hochofen oder externe Behandlung
Ölschlamm
Ölschlamm
SCHLAMM-
ABSETZBECKEN
Ölschlamm
Stahlverarbeitung 191

Teil A/Kapitel 4
Einsatz / Verbrauchswerte
Tandemwalzwerk Reversiergerüst
Verbrauchte Emulsion 5 -13 kg/t 0,06 m 3 /t
Industrielles Wasser 0,5 - 1 kg/t kg/t
Salz 0,025 - 0,05 kg/t 0,125 (NaCl) kg/t
Polyelektrolyte 0,003 - 0,005 kg/t 0,012 kg/t
Al-Anoden 0,003 - 0,006 kg/t 0,012 kg/t
Elektrische Energie 5 - 10 MJ/t 3 - 3,5 MJ/t
Ausbringung / Emissionswerte
Gereinigtes Abwasser 5 - 13 kg/t 0,06 m 3 Wasser (-> Kokerei)
/t
Ölhaltiger Schlamm (Entsorgung) 0,1 - 0,3 kg/t 1,9 kg/t
Ölhaltiger Schlamm (interne 2,5 - 3,5 kg/t
Wiederverwertung)
Öl (+/- 20 % Wasser,
� Hochofen)
1,3 - 2 kg/t
Konzentration Spezifische Emission Reduktionsrate 1
Analysenmethode
[mg/l]
[kg/t Produkt]
Fällbare Feststoffe 7 - 10 5,8 - 8 E -5 > 90 DIN 38409-H9
Σ Kohlenwasserstoffe 6 - 18 5,2 - 18 E -5 > 90 DIN 38409-H18
Chloride 800 -1400 6,7 - 10 E -3 DIN 38405-D1
Sulfide 0,004 -
0,4
3,3 - 330 E -8 DIN 38405-D26
NO2 -
8 -10 8 - 9 E -5 DIN 38405-D19
Pb gesamt 0,03 - 0,3 2,65 - 27 E -7 > 90 DIN 38406
As gesamt 0,075 -
0,1
6,2 - 7,5 E -7 > 90 DIN 38406
Zn gesamt 0,08 - 1,6 6,6 - 132 E -7 > 90 DIN 38406
Ni gesamt 0,4 - 0,5 3,3 - 4 E -6 > 90 DIN 38406
Cr gesamt 0,008 -
0,4
6,6 - 2500 E -8 > 90 DIN 38406
Cu gesamt 0,06 - 0,4 5 - 33 E -7 > 90 DIN 38406
AOX 0,1 - 0,4 8,3 - 32 E -7 DIN 38409-H14
BTX 0,02 - 1,7 - 6,6 E -7 DIN 38407-F9
0,08
Temperatur 28 o C Thermometer
pH 7,6 DIN 38405-C5
Bemerkungen:
- Datenquelle [EUROFER CR]
- Daten basieren auf wöchentlicher, volumenproportionaler 24 h Probennahme.
Tabelle A.4.36: Betriebsdaten für elektrolytische Emulsionsspaltung
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Ultrafiltration:
Medienübergreifende Effekte:
• Keine Chemikalien notwendig. [SIDMAR]
• Kein ölhaltiger Schlamm. [SIDMAR]
• Nahezu 100 %ige Ölentfernung, unabhängig von der Eingangsölkonzentration. [SIDMAR]
Referenzanlagen: SIDMAR
Technische Betriebsdaten:
192 Stahlverarbeitung
[%]

Wirtschaftliche Betriebsdaten: Kostenersparnis.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.3.9 Absaugen von Öldämpfen und Abscheiden des Öls
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung:
Emulsionsdämpfe von Walzgerüsten werden abgesaugt und über Abscheider gereinigt. Die
Abtrenneinrichtungen enthalten Bleche und Aufprallbleche oder Maschenpolster, um das Öl aus dem
Luftstrom abzutrennen. In einigen Fällen werden Elektrofilter verwendet. Die abgetrennte Emulsion
kann ins Emulsionssystem zurückgeführt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Emulsionsdämpfe, Wirkungsgrad > 90 %.
Anwendungsbereich:
• Walzen und Bandschleifanlagen.
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Öl, das in den Abscheidern abgetrennt wird kann zurückgeführt werde, in machen Fällen ist dies
jedoch aufgrund der schlechten Qualität des Öls (Bakterien) nicht möglich. [Com HR]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Tandemwalzwerk Reversiergerüst Reversiergerüst
Niedriglegiert Hochlegiert
Abscheider für
Stahlgewebe- Stahlgewebe-
Emulsionsdämpfe
n.a.
Tröpfchenabscheider Tröpfchenabscheider
Volumen [m 3 /t] 1850 - 2000 175 - 850 3000 - 12000
Energieverbrauch [MJ/t] 5 -10 12 - 13 n.a.
Erreichte Emissionswerte
Schadstoff Staub 2 KohlenwasserKohlenwasser- Öl
stoffe 1
stoffe 1
Konzentration [mg/m 3]
10 -50 5 - 20 10 - 12 10 - 20
Spezifische
Emission
[g/t] 96 7 8,4 - 10,1 50 - 80
Reduktionsrate 3
[%] > 90 > 90 > 90 n,a.
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
1
als organischer Kohlenstoff, Analysenmethode Umwelt-BA EM-K1, EPA S 008
2
Analysenmethode EPA
3
Reduktionsrate bezogen auf Massenfluss der Inhaltsstoffes.
Tabelle A.4.37: Erreichbare Emissionswerte für Emulsionsdampfabscheidung in Walzwerken
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 193

Teil A/Kapitel 4
A.4.2.3.10 Kühlwasserkreisläufe / Spezielle Kühlwassersysteme
Beschreibung:
Wärme, die beim Kaltwalzen entsteht, wird üblicherweise über Plattenwärmetauscher an den
Kühlwasserkreislauf abgegeben. Das Wasser dieser Kreisläufe kann zurückgeführt werden und der
Wasserverbrauch von Verdampfungskühltürmen oder Sekundärkühlkreisläufen minimiert werden.
Spezielle separate Kühlwasserkreisläufe:
Das Risiko einer Verunreinigung des Kühlwassers mit Öl kann minimiert werden.
Wiederverwendung des Kühlwassers:
Einsparung von Ressourcen und Energie im Kühlwasserreinigungssystem.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Kühlwassersystem
Einsatz / Verbrauchswerte
Kühlwasser (re-zikulierend) 8400 m 3 /t
Flusswasser 7000 m 3 /t
Weiches Wasser 1
2,5 E -4 m 3 /t
NaOH 1,25 E -8 m 3 /t
Inhibitor 2,5 E -7 m 3 Energie:
/t
Elektrisch 0,004 GJ/t
Kalorisch 2
0,282 GJ/t
Ausbringung / Emissionswerte
Spezifische Emission Konzentration
Kühlwasser (rückgeführt) 8400 m 3 /t
Abwasser (Ablauf) 2,5 E -4 m 3 /t
Fällbare Feststoffe (Volumen) 2 - 5 ml/l
Kohlenwasserstoffe (Öl, Fett) 2 - 5 mg/l 0,5 - 1,25 mg/t
Chloride 50 mg/l 12,5 mg/t
Fe gesamt 2 mg/l 0,5 mg/t
Temperatur 35
pH 6,5 - 9,5
Elektrische Leitfähigkeit 1,1 mS/cm
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER CR]
Daten basieren auf wöchentlicher, volumenproportionaler 24 h Probennahme.
1 Nur im Falle von Entwässerung.
2 Energieverluste des Tandemwalzwerkes aufgrund von Kühlwasser.
Tabelle A.4.38: Verbrauchs- und Emissionswerte für das Kühlwassersystem eines Tandemwalzwerkes
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
194 Stahlverarbeitung
o C

A.4.2.4 Glühen
A.4.2.4.1 Einsatz von Entfettungsbadkaskaden
�Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
A.4.2.4.2 Vorentfetten mit heißem Wasser
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
A.4.2.4.3 Reinigung und Wiederverwendung von Entfettungsbädern
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung: Siehe Kapitel D.4.3
Hohe Ölgehalte machen Entfettungslösungen unbrauchbar: Daher werden Reinigungsmaßnahmen
angewendet, um die Lebensdauer der Bäder zu erhöhen. Zu den durchgeführten Maßnahmen gehören:
Magnetische Abscheider zur Entfernung von feinen Eisenteilchen und Öl.
Mechanische Reinigung
Normalerweise sind die Emulsionen von Entfettungsmitteln und Öl/Fett von der Metalloberfläche
instabil und schwimmen nach kurzer Zeit an der Badoberfläche auf. Sie können dann durch Abstreifer
entfernt werden. Schwebstoffe werden in Sedimentationsstufen mit Hilfe der Schwerkraft entfernt.
Eine mechanische Reinigung kann die Lebensdauer von Entfettungsbädern auf das 2 - 4fache
verlängern.
Adsorption von Tensiden und Öl (Fällung mit anschließender Filtration).
Ultrafiltration
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verbrauch an Chemikalien für neue alkalische Bäder kann drastisch reduziert werden.
• Reduktion der Abwasserbehandlung und -einleitung.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Bei der Reinigung von Entfettungsbädern fallen Öle und Fette als Abfall an. Diese Abfälle können
energetisch genutzt werden oder durch Verbrennung entsorgt werden.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Tabelle A.4-39 zeigt die Verbrauchs-/Emissionsdaten und die Ablaufwerte für den
Entfettungskreislauf einer kontinuierlichen Glühlinie, der mittels Ultrafiltration gereinigt wird.
Stahlverarbeitung 195

Teil A/Kapitel 4
Einsatz / Verbrauchswerte
Entfettungslösung 50 - 60 kg/t
Demineralisiertes Wasser 0,3 - 0,4 kg/t
Entfetter 0,04 - 0,05 kg/t
Konzentrierte Dressierlösung 0,15 - 0,2 kg/t
Elektrische Energie
Ausbringung / Emissionswerte
4 -5 MJ/t
Gereinigte Entfettungslösung 40 - 50 kg/t
Schlamm 0,4 - 0,5 kg/t
Konzentration Spezifische Emission Reduktionsrate
[mg/l] [g/t Produkt]
1
Analysenmethode
[%]
Schwebstoffe
(abfiltrierbar)
20 - 40 2,35 - 4,7 E -4 > 90 DIN 38409-H2
Σ Kohlenwasserstoffe 5 - 8 5,9 - 9,4 E -5 > 90 DIN 38409-H18
(Öl, Fett)
Fe gesamt 1 -2 1,2 - 2,4 E -5 > 90 DIN 38406
Temperatur 30 o C Thermometer
pH 6,5 - 9,5
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]. Daten basieren auf wöchentlicher, volumenproportionaler 24 h
Probennahme.
1 Reduktionsrate bezogen auf Massenfluss der Inhaltsstoffes.
Tabelle A.4.39: Betriebs- und Abwasserdaten für Entfettungsbadreinigung mittels Ultrafiltration
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.4 Behandlung von verbrauchten Entfettungsbädern und von
alkalischem Abwasser
Beschreibung: Siehe auch Kapitel D.4.4 und D.4.5
Zu entsorgende Teilströme aus dem Entfettungskreislauf, Spülwasser aus der elektrolytischen
Entfettung und Abwasser vom Dressierwalzgerüst, das nicht im Walzwerk wieder verwendet werden
kann, müssen vor der Ableitung behandelt werden. Bevor die Abwässer mit Flockungsmitteln
behandelt werden, wird der Ölanteil (z.B. mittels Ultrafiltration) entfernt. [Com2 D] Dann werden die
Abwässer normalerweise in einer Neutralisationsstufe mit Kalk oder HCl neutralisiert und danach
abgeleitet. Der Schlamm wird in Filterpressen entwässert und entsorgt. Der Ölschlamm aus der
Ultrafiltration kann im Hochofen genutzt werden. [EUROFER CR]
Spülwasser aus der Entfettung
&
Wasser vom Dressiergerüst
Entfettungs-
lösung
LAGERTANK FÜR
VERBRAUCHTE
ENTFETTUNGS-
LÖSUNG
Pumpenergie
ULTRAFILTRATION
Filtrat
RÜCKFÜHRTANK
Rückführwasser
Konzentrat
(ölhaltiger Abfall)
Säure, Kalk, Gerinnungsmittel, Polyelektrolyte
WASSERSPEICHER,
NEUTRALISATION,
SEDIMENTATION,
FILTARTION
Schlamm
SCHLAMMENT-
WÄSSERUNG
Filterkuchen
Gereinigtes
Wasser
Bild A.4-19: Fliessbild für verbrauchte Entfettungslösung (Beispiel einer kontinuierlichen Glühlinie)
[EUROFER CR]
196 Stahlverarbeitung

Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen, insbesondere Öl, uns Wasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Energie- und Rohstoffverbrauch.
Referenzanlagen:
Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Tabelle A.4-40 zeigt die Verbrauchs-/Emissionsdaten und die Ablaufwerte für die Behandlung von
basischem Abwasser (Entfettung) mittels Ultrafiltration (Kontinuierliche Glühlinie).
Einsatz / Verbrauchswerte
Unbehandeltes Abwasser 12 - 15 kg/t
Zitronensäure gelegentlich kg/t
Elektrische Energie 1 - 1,5 MJ/t
Ausbringung / Emissionswerte
Gereinigtes Abwasser 12 - 15 kg/t
Schlamm kg/t
Konzentration Spezifische Emission Reduktionsrate
[mg/l] [g/t Produkt]
1
Analysenmethode
[%]
Schwebstoffe
(abfiltrierbar)
20 - 40 2,35 - 4,7 E -4 > 90 DIN 38409-H2
Σ Kohlenwasserstoffe 5 - 8 5,9 - 9,4 E -5 > 90 DIN 38409-H18
(Öl, Fett)
COB 5000 - 6000 5,9 - 7,1 E -5 > 50 DIN 38409-H44
Temperatur 30 o C Thermometer
pH 6,5 - 9,5
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]. Daten basieren auf wöchentlicher, volumenproportionaler 24 h
Probennahme.
1 Reduktionsrate bezogen auf Massenfluss der Inhaltsstoffes.
Tabelle A.4.40: Betriebs- und Abwasserdaten für die Behandlung von basischem Abwasser
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.5 Absaugsysteme für Entfettungsanlagen
Beschreibung:
Dämpfe aus den Entfettungsbädern und den Vorreinigungsabteilungen von kontinuierlichen
Glühlinien werden abgesaugt und über Gaswäscher gereinigt. Rezirkuliertes Wasser wird als
Absorbens eingesetzt. Ein Teil des Waschwassers muss über die Abwasserbehandlungsanlage der
Entfettungslinie oder der zugehörigen Konti-Glühe abgeleitet werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der diffusen Entfettungsdampf-Emissionen.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Stahlverarbeitung 197

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.6 Spezielle Kühlwassersysteme und Wiederverwendung des Wassers
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
A.4.2.4.7 Haubenglühen unter 100 % Wasserstoff
Beschreibung:
Beim Haubenglühen kann anstelle eines Wasserstoff/Stickstoff-Gemisches 100 % Wasserstoff
eingesetzt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des spezifischen Energieverbrauches (von 700 MJ/t beim Glühen unter H2/N2 auf 422
MJ/t unter 100 % Wasserstoffatmosphäre). [EUROFER CR]
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.8 Kontinuierliches Glühen an Stelle von Haubenglühen
Beschreibung:
Für einen Teil der Produktionspalette kann kontinuierliches Glühen an Stelle von konventionellem
Haubenglühen eingesetzt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.9 Verbrennungsluftvorwärmung / Einsatz von Regenerativ- und
Rekuperativbrennern in Glühöfen
Beschreibung: Siehe Kapitel D.1.1 und D.1.2
198 Stahlverarbeitung

Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Energieverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Öfen.
Medienübergreifende Effekte:
• Möglicher Anstieg der NOx-Emissionswerte (Konzentrationen).
Referenzanlagen: - British Steel Stainless, Sheffield.
Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Beispiel
Der ursprüngliche Glühofen für Edelstahlband wurde mit drei individuell kontrollierten Zonen, jedoch
bei gleicher Temperatur von 1.100 °C betrieben. Geheizt wurde der Ofen durch elektrische Elemente
in den Seitenwänden. Der maximale Durchsatz betrug 1 t/h.
1989 wurden strukturelle Maßnahmen durchgeführt, um die Kapazität zu erhöhen und die Zirkulation
des Ofengases zu verbessern. Die drei Zonen wurden beibehalten, aber die ersten beiden wurden mit
zwei Brennerpaaren mit integrierten Wärmetauschern (5,5 therm/h) ausgestattet. In der dritten Zone
wurde ein (Selbst-)Rekuperativ-Brenner installiert.
NOx-Emissionen wurden bei Brenner-Feuerleistungen von 21 % bis maximal 84 % gemessen und
lagen bei 225 – 317 ppm, korrigiert auf 3 % Sauerstoffgehalt (460 – 650 mg/m 3 ).
Einen Durchsatz von 100 t/Woche bei 46 Produktionswochen pro Jahr unterstellt, wurde der
Primärenergieeinsatz um 50,6 % reduziert. Hierbei wurde der Primärenergieverbrauch im Kraftwerk,
der für die ursprüngliche elektrische Beheizung nötig war, berücksichtigt. Die Amortisationszeit in
dieser Fallstudie belief sich auf 5,5 Jahre, doch die Amortisationszeit hängt stark von den
Energiekosten (Brennstoff, Gas, Elektrizität usw.) ab. Die für andere Szenarien errechneten
Amortisationszeiten betrugen 2,5 Jahre bei ₤ 2,93/GJ Gas und ₤ 11,77/GJ elektrische Energie. [ETSU-
FP-64]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.10 Reduktion von NOx-Emission durch NOx-arme Brenner
Beschreibung: Siehe Kapitel D.2.1
NOx aus der Verbrennung kann durch NOx-arme Brenner reduziert werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte NOx-Emissionen.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Öfen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Stahlverarbeitung 199

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Konzentration Emission
Analysenmethode
[mg/m³] [kg/t Produkt] [%]
Staub 5 - 10 EPA
SO2 60 - 100 9 - 14 E -03 Infrarot, UV-Fluoreszenz
NO2 2
150 - 380 25 - 110 E -02 60 Chemilumineszenz
(NBN T94-303)
CO 40 - 100 15 - 40 E -03 87 Umweltbundesamt-EM-K1,
IR-Spektrometrie
CO2 200000 - 220000 31200 0 IR-Absorptionsspektrometrie
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER CR]
m³ bezogen auf Standardbedingungen; (Abgas 10000 – 16000 m 3 /h, 200 - 250 m 3 /t)
1
Reduktionsrate bezogen auf Massenfluss der Inhaltsstoffes.
2 Bezug 3 % O2, mg/m³ trocken.
Reduktion 1
Tabelle A.4.41: Erreichbare Emissionswerte für NOx-arme Brenner in Haubenglühöfen
Konzentration Emission
Analysenmethode
[mg/m³] [kg/t Produkt] [%]
Staub 10 - 20 0,16 – 0,32 EPA
SO2 50 - 100 0,08 – 1,6 Infrarot, UV-Fluoreszenz
NO2 2
400 - 650 0,14 - 0,22 60 Chemilumineszenz
(NBN T94-303)
CO 50 - 120 0,08 - 0,2 87 Umweltbundesamt-EM-K1,
IR-Spektrometrie
CO2 180000 - 250000 62,5 - 86,8 0 IR-Absorptionsspektrometrie
Bemerkungen: Datenquelle [EUROFER CR]
m³ ³ bezogen auf Standardbedingungen; (Abgas 350 – 400 m 3 /t)
1
Reduktionsrate bezogen auf Massenfluss der Inhaltsstoffes.
2 Bezug 3 % O2, mg/m³ trocken.
Reduktion 1
Tabelle A.4.42: Erreichbare Emissionswerte für NOx-arme Brenner in Durchlaufglühöfen
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Investitionskosten von 100 kECU (für kontinuierliche Glühöfen, Kapazität: 540000 t/a) wurden
berichtet. [CITEPA]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.4.11 Vorwärmen des Einsatzgutes
Beschreibung:
Vorwärmung des Einsatzmaterials kontinuierlicher Glühlinien durch Abgas:
Die Vorwärmung kann entweder direkt durch den Kontakt der Abgase mit dem Material oder indirekt
über ein Schutzgas, das in einem Wärmetauscher durch das Abgas erwärmt wurde, erfolgen. Der
direkte Kontakt ist nur unter bestimmten, kontrollierten Bedingungen (Temperatur des Gases und des
Bandes, Oxidationspotential des Gases, Feuchtegehalt, Verunreinigung des Gases mit Feststoffen)
möglich. Das Resultat ist eine Reduktion des Energieverbrauchs.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verminderter Energieverbrauch.
200 Stahlverarbeitung

Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Teil A/Kapitel 4
A.4.2.4.12 Nutzung von Abwärme zum Erwärmen von Entfettungsbädern
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
A.4.2.5 Anlassen
A.4.2.5.1 Optimierung des Emulsionssystems
Beschreibung:
a) Einsatz von Niedrigdruck-Sprühvorrichtungen für die Emulsion
Die Atomisierung der Dressieremulsion sollte durch die Wahl geeigneter Sprühdüsen und Drücke
minimiert werden.
b) Anpassung der Sprühdüsen an die Bandbreite
Da Dressieremulsion nicht im Kreislauf gefahren wird, reduziert die Optimierung des Einölvorgangs
den Emulsionsverbrauch.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• a) Reduzierte Ölemissionen.
• b) Reduzierter Ölverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.5.2 Wechsel zu einem trockenen Dressierprozeß
Beschreibung:
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Kein Ölverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Erzeugt Luftemissionen.
• Erfordert ein Absaugsystem und erzeugt Abfall (Filterstaub).
Referenzanlagen:
Stahlverarbeitung 201

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.5.3 Reinigung der Dressieremulsion
Beschreibung:
Verbrauchte Dressieremulsion muss vor der Entsorgung gereinigt werden. Sie wird im Allgemeinen
zusammen mit der Tandememulsion und den anderen ölhaltigen Reststoffen in einer
Emulsionsbehandlung behandelt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen ins Wasser.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Energie- und Rohstoffverbrauch.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.5.4 Reduktion von Öldämpfen und Staub
Beschreibung:
Ölnebel und Staub werden über Absaugsysteme, die mit Nass- oder Trockenfiltern ausgestattet sind,
abgezogen. Auch mechanische Ölnebelabscheider und Zyklone werden eingesetzt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Ölemissionen.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Konzentration
[mg/Nm 3 Spezifische Emission Reduktionsrate
] [g/t Produkt]
1
Specifisches
Volumen
[%] [m 3 Analysenmethode
/t]
Beispiel: Stahlgewebe-Tröpfchenabscheider
Kohlen-
5 - 15 0,273 > 90 90 - 110 Umwelt-BA
wasserstoffe
EM-K1
Bemerkung: Datenquelle [EUROFER CR]
Tabelle A.4.43: Erreichbare Emissionswerte für Gewebe-Tröpfchenabscheider
202 Stahlverarbeitung

In [CITEPA] berichtete Ölnebelemissionen: ~ 10 mg/m 3
Teil A/Kapitel 4
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Ölnebelabscheider:
Investitionskosten: 375 kECU (125 für Ölabscheidung, 250 für Staub), Betriebskosten: 6 kECU/a,
elektrische Energie: 70 kWh [CITEPA]
Zyklone:
Investitionskosten: 25 kECU, Betriebskosten: 2.5 kECU/a, elektrische Energie: 45 kWh [CITEPA]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.6 Endbearbeitung
A.4.2.6.1 Erfassen und Abscheiden der Ölnebel beim Einölen
Beschreibung:
Ölemissionen, die beim Einölen/Sprühen zum Schutz des Bandes entstehen, können durch
Absaughauben, gefolgt von Nebelabscheidern und Elektrofiltern reduziert werden. Das abgeschiedene
Öl kann in den Einölprozess zurückgeführt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der diffusen Ölnebelemissionen.
• Reduzierter Ölverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Stahlwerke Bremen.
Technische Betriebsdaten:
Beispiel
Mit der beschriebenen Maßnahme ist es möglich, die Ölnebel vom Einölen nahezu vollständig zu
erfassen (visuelle Beurteilung, alle sichtbaren Emissionen werden erfasst). Der Wirkungsgrad der
Ölnebelabscheider wurde mit 72 % angegeben. Messungen im Abgas zeigten Konzentrationen von
Öltröpfchen nach den Ölnebelabscheidern, aber noch vor den Elektrofiltern von bis zu 296 mg/m 3
(durchschnittlich 104 mg/m 3 ). Die maximale Konzentration, gemessen nach dem Elektrofilter, lag bei
6,3 mg/m 3 mit einem durchschnittlichen Emissionswert von 3,0 mg/m 3 . Der Wirkungsgrad des E-
Filters lag zwischen 97 und 98 %. Der Kohlenstoffgehalt des ungereinigten Abgases wurde mit 17,5
bis 21,3 mg/m 3 gemessen; nach dem E-Filter lag er zwischen 10,6 und 11,9 mg/m 3 . [UBA-Kloeckner-
82]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.6.2 Elektrostatisches Einölen
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
Stahlverarbeitung 203

Teil A/Kapitel 4
A.4.2.6.3 Optimiertes Sprühölen
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Ölverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.6.4 Staubreduzierung beim Egalisieren (Richten) und Schweißen
Beschreibung:
Die beim Schweißen und Richten entstehenden Staubemissionen werden durch Absaughauben erfasst
und in Gewebefiltern abgeschieden. [CITEPA]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere diffuser Staubemissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Erhöhter Energieverbrauch.
• Anfall von Abfall (Filterstaub).
Referenzanlagen:
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten::
In [CITEPA] wurden für eine Anlage, die kontinuierlich den Staub einer Richtmaschine und während
5 % der Betriebszeit die Emissionen von Schweißoperationen (diskontinuierlich) behandelt,
Staubemissionen von 5 – 30 mg/m 3 berichtet. Der Stromverbrauch pro Stunde betrug 110 kWh (0,64
kWh/t). [CITEPA] Die Investitionskosten für die Erfassungseinrichtungen, Rohre, Filter, Gebläse,
elektrische Ausrüstungen, Motoren, Hauben etc. betrugen 625 kECU Die Betriebskosten lagen bei 10
kECU. [CITEPA]
Andere Quellen [Vanroosb 3.4] berichteten von einer Anlage, die das Abgas einer Streckmaschine,
Schweißanlage und Haspelanlage reinigt. Die folgenden Staubgehalte wurden erzielt: 16 - 7 - 39 - 22 -
(Filterwechsel) - 24 - 29 - 35 - 39 mg/Nm³.
Jeder Emissionswert ist das Ergebnis von sechs isokinetisch genommene Proben an sechs
verschiedenen, über den Kaminquerschnitt verteilten Probenahmestellen, daher stehen 2 Probenahmen
in 90 ° zueinander. Jede Probenahmekampagne dauerte sechs Stunden. Die Probennahmehäufigkeit ist
etwa 6-mal pro Jahr.
Anlagendaten:
Filterfläche 687 m²
Anzahl der Filtersäcke 441
Abmessungen der Filtersäcke Durchmesser 120 mm, Länge 4030 mm
204 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Art der Filtersäcke PE/PE, Gewicht 550 g/m², Dicke 1,9 mm, Dichte 0,29 g/cm³,
Luftdurchlässigkeit 150 l/dm²; min. bei 196 Pa (20 mm
Wassersäule)
Anzahl Gebläse 3 x 55 kW - 1470 U/min
Gasvolumenstrom (Design) 90000 m³/h
Druckverlust (Design 120 dPa
Reinigungszyklus 50 msec bei einem Druck von 4 - 6 bar [Vanroosb 3.4]
Filterwechsel erfolgen, wenn festgestellt wird, dass einer der Filter einen Riss hat. Der Wechsel
erfordert etwa 50 Mannstunden und einen Stopp der Beizlinie von mindestens 2 Schichten; die Kosten
hierfür liegen bei etwa 400.000 BEF (10.000 EUR). [Vanroosb 3.4]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.6.5 Optimierte Endbearbeitung
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Schrottanfall
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.2.7 Walzendreherei
A.4.2.7.1 Reinigung und Wiederverwendung von Schleifemulsionen
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht
A.4.2.7.2 Abgassystem (PRETEX/SBT)
� Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
A.4.2.7.3 Reduktion und Recycling von Schrott
�Keine wurden keine weiteren Informationen eingereicht.
Beschreibung:
Möglichkeiten zum internen Recycling von Schrott (aus Besäumen und Endbearbeitung usw.).
Eine gute Prozesskontrolle hilft Materialverluste zu reduzieren. [Com D]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Stahlverarbeitung 205

Teil A/Kapitel 4
Referenzliteratur:
A.4.3 DRAHTZIEHEREI
A.4.3.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen
Beschreibung:
Alle Lagertanks für frische und verbrauchte Säure müssen mit einem wirksamen, dichten
Sekundärbehälter (einer Wanne) und, falls erforderlich, mit Schutzschilden ausgestattet sein. Die
Auffangwannen müssen komplett säurebeständig beschichtet sein und regelmäßig auf potentielle
Beschädigungen und Risse kontrolliert werden.
Darüber hinaus müssen Be- und Entladezonen für Säure derart gestaltet sein, dass eventuelle Leckagen
direkt der Abwasserbehandlung zugeführt oder separat aufgefangen werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.2 Mechanisches Entzundern
A.4.3.2.1 Externe Wiederverwertung von Zunder
Beschreibung:
Der größte Teil des Entzunderns in der Drahtindustrie erfolgt durch Hin- und Herbiegen. Der
anfallende Zunder besteht hauptsächlich aus Metalloxiden und ist frei von Öl und Wasser. Durch das
Biegen und Verdrehen bricht der Zunder auf und fällt in Sammelcontainer. In allen Drahtziehereien ist
es möglich, den Zunder von anderen Abfällen getrennt zu halten und so die Verwertung in der
Primäreisen- und Stahlindustrie zu ermöglichen. Ob ein Recycling erfolgt, hängt zum größten Teil von
der lokalen Eisen- und Stahlindustrie und von deren Interesse an der Verwertung kleiner Mengen
dieses eher schwer zu verarbeitenden Sekundärrohstoffs ab. [CET-BAT]
In einigen Ausnahmefällen, in denen Strahlmittel (z.B. zum Strahlen, Sandstrahlen usw.) eingesetzt
werden, wird der Zunder mit anderen Produkten vermischt. Eine Rückgewinnung der Strahlmittel ist
aus ökonomischen Gründen (geringerer Verbrauch) und ökologischen Gründen (weniger Abfall)
üblich. Jedoch ist eine unendliche Wiederverwertung weder möglich noch erwünscht (Qualitätsverlust,
größere Staubentwicklung). [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduzierte Abfallmenge. [CET-BAT]
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
● Technisch möglich für allen Zunder aus mechanischer Entzunderung von Walzdraht.
● Einschränkung der Verwertungsmöglichkeit nicht aufgrund von technischen Gründen, sondern
aufgrund der (nicht) Akzeptanz durch potentielle Verwerter. [CET-BAT]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
206 Stahlverarbeitung

Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3 Chemisches Entzundern / Beizen von Walzdraht
A.4.3.3.1 Optimaler Betriebsbereich für Salzsäurebeizen
Teil A/Kapitel 4
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.1
Da chemisches Beizen von Walzdraht - wie das Beizen in Feuerverzinkereien - meistens
diskontinuierlich durchgeführt wird, können im Prinzip die gleichen guten Betriebsführungs- und
Reduktionsmaßnahmen angewendet werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Säureemissionen in die Luft.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Die nach der VDI-Richtlinie bestimmte Säurekonzentration ist im Allgemeinen geringer als die
üblicherweise beim Beizen von Walzdraht eingesetzte Konzentrationen (siehe Kapitel A.3.3.2.2. für
typische Prozessbedingungen). Die Folge ist:
• Geringere Umsetzung der Säure von HCl zu FeCl2, was höhere Frischsäureverbräuche beinhaltet.
[Com2 BG]
• Wiederverwertung der Säure als Sekundärrohstoff wird erschwert; denn zur Wiederverwertung in
der FeCl3-Produktion ist eine Minimiumkonzentration von 10 % Fe erforderlich, so hohe Fe-
Gehalte werden jedoch nur mit einer hohen Umwandlung von HCl und mit hohen
Anfangskonzentrationen der Säure erreicht. [Com2 BG]
• Verlängerte Beizzeit, die Investitionen für mehr und/oder größere Beiztanks nach sich zieht. Eine
vergrößerte Badoberfläche erhöht die Säureverdampfung (g/h). [Com2 BG]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Aufgrund einer verlängerten Beizzeit können Investitionen für mehr
und/oder größere Beiztanks notwendig sein. [Com2 BG]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.2 Absaugsysteme für Beizdämpfe
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.2
Dämpfe und Aerosole aus den Beiztanks können durch eine Vielzahl von Systemen erfasst werden,
z.B. durch seitliche Absaugvorrichtungen oder Hauben sowie durch Abdeckungen, die über oder um
Einzelbeizbecken oder Gruppen von Beizbecken installiert sind. Die Luft über den Beizbecken wird
abgesaugt und abgeleitet. Bei kontinuierlichen (inline) Beizanlagen können dieselben Maßnahmen wie
in Kaltwalzwerken angewendet werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der diffusen Emissionen von Beizbädern (Säuredämpfe und Aerosole).
Stahlverarbeitung 207

Teil A/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
Hauben
• Neue Beizanlagen und bestehende Anlagen im Falle wesentlicher Umbaumaßnahmen.
• Nachrüstung von bestehenden offenen Beizbädern durch Abdeckungen oder Hauben über einem
oder einer Gruppe von Beizbädern ist nur zu extrem hohen Kosten möglich. Es erfordert ein
komplett neues innerbetriebliches Transportsystem und Änderungen in der Fahrweise des
Beizprozesses, denn da derjenige, der die Anlage bedient, keinen Sichtkontakt mehr hat, wird eine
automatische Prozesssteuerung notwendig.Außerdem werden im Allgemeinen Änderungen am
Gebäude und der Infrastruktur erforderlich.
Seitenabsaugung
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Absaugung (große Volumina) kann zu erhöhten Emissionen führen, da entsprechend dem
Gasdruck, der abgesaugte Dampf ersetzt wird, um ein Gleichgewicht zu erreichen.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Verbesserung der Arbeitsplatzbedingungen, Schutz der Installationen und Einrichtungen.
Referenzliteratur:
A.4.3.3.3 Behandlung der Abluft von Beizbecken
Beschreibung:
Art und Notwendigkeit der Behandlung hängen stark von der verwendeten Säure (HCl, H2SO4,
andere…) und von der Art, wie das Beizbad betrieben wird (erwärmt oder nicht errwärmt,
Verwendung von Beizhemmern oder Tensiden, Intensität der Badbewegung) ab. Verfügbare
Abscheidetechniken sind Füllkörperwäscher oder Plattenwäscher und Tropfenabscheider.
Der Dampfdruck bei H2SO4- oder H3PO4-Bädern ist auch bei erhöhten Temperaturen sehr gering;
daher ist eine Behandlung der abgesaugten Luft nur notwendig, wenn Tröpfchen emittiert werden. In
diesem Fall können die mitgerissenen Säuretröpfchen durch trockene Dampffilter abgeschieden
werden. Die abgeschiedene Säure kann in den Beiztank zurückgegeben werden. Nur wenig Wasser ist
notwendig, um gelegentlich das Filtermaterial zu reinigen. [CET-BAT]
Bei HCl-Beizbädern werden abhängig von der Säurekonzentration, der Badtemperatur, der Anzahl
von Walzdrahtcoils, die pro Zeiteinheit behandelt werden, und der Verwendung von Additiven
Nasswäscher eingesetzt, um die Emissionen von HCl-Dampf und HCl-Aerosolen zu reduzieren.
Plattenwäscher können im Vergleich zu Füllkörperwäschern mit geringen Wassermengen betrieben
werden und führen zu geringen Mengen relativ stark konzentrierter saurer Abwässer. Diese können in
den Beiztank zurückgeführt werden. [CET-BAT], [N.Stone 2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emission von Säuredämpfen, -tröpfchen und –aerosolen.
Anwendungsbereich:
• Neu- und Altanlagen mit Beiztankabsaugung.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Die meisten Beizanlagen für Walzdraht, die in den letzten 10 Jahren gebaut wurden, haben Wäscher
im Abgasstrom ihrer HCl-Beizen installiert. [CET-BAT]
208 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Typische Emissionswerte liegen bei < 20 bis < 30 mg/Nm 3 . Diese Werte können ohne Schwierigkeiten
durch Tröpfchenabscheider (für H2SO4) oder mit Wäschern (für HCl) erreicht werden. [CET-BAT]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.4 Beizkaskaden
Beschreibung:
Bei Beizkaskaden werden zwei oder mehr Bäder in Reihe geschaltet. Die Säure fließt, kontinuierlich
oder diskontinuierlich, im Gegenstrom zum Beizgut von einem Becken ins nächste. Dies ermöglicht
eine sehr gute Ausnutzung der Säure bei guter Beizqualität. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Frischsäureverbrauch.
• Reduktion der Menge verbrauchter Säure (Abfall).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Bei bestehenden Anlagen kann der zur Verfügung stehende Platz ein limitierender Faktor sein.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Kosten beinhalten:
- größeres Gebäude, inklusive säurebeständiger Bodenoberfläche und größerer Auffangbecken
- zusätzlicher Tank, Umwälzpumpe und möglicherweise zusätzliches Absaugsystem
- komplexere Prozesskontrollsoftware, um die Badzusammensetzung und –höhe zu verfolgen
- unterschiedliche Walzdrahtsorten erfordern oft unterschiedliche Kontaktzeiten. In diesem Fall ist
ebenfalls eine spezielle Prozess-Software, zur Planung der Beizvorgänge und Verfolgung der
unterschiedlichen Drahtcoils, notwendig.
Schätzung: EUR 0,2 – 0,4 Mio. je nach Kapazität.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.5 Minimierung der Badverschleppung beim Beizen
Beschreibung:
Minimierung von Badverschleppungen beinhaltet, dass genügend Zeit gewährt wird, dass die Säure
von den Drahtwicklungen abtropfen kann. Dies kann erreicht werden, wenn das Drahtcoil langsam aus
dem letzten Säurebad der Beizkaskade gehoben und einige Sekunden zum Abtropfen über dem Bad
gehalten wird, bevor es in das erste Bad der Spülkaskade weitertransportiert wird. Der Abtropfvorgang
kann, z.B. durch Vibration, beschleunigt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Verschleppung aus dem Säurebad, Reduzierter Verbrauch an Frischsäure.
• Reduktion der Menge verbrauchter Säure (Abfall).
• Reduzierter Beizverlust.
Stahlverarbeitung 209

Teil A/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.6 Abtrennung und Wiederverwendung der freien Säure
Beschreibung: Siehe auch Kapitel D.5.9
Es stehen verschiedene Methoden zur Trennung von freier und gebundener Säure zur Verfügung. Die
freie Säure wird im Beizprozess wieder verwertet. Beim Einsatz von Beizkaskaden ist diese Methode
kaum von Nutzen, da mittels Beizkaskaden nahezu die gesamte Säure zu Metallsalzen umgewandelt
wird und somit keine oder nur sehr geringe Mengen freier Säure verbleiben. Mit anderen Worten, die
Abtrennung und Wiederverwertung von freier Säure ist eine Alternative zu den Beizkaskaden (siehe
A.4.3.2.2).
Für H2SO4: (Vakuum-)Kristallisation von FeSO4x7H2O und Verwendung der flüssigen (H2SO4haltigen)
Phase ist eine gebräuchliche Technik, die ökonomisch vertretbar ist, wenn FeSO4x7H2O als
Nebenprodukt vermarktet werden kann.
Für HCl: Eindampfung von HCl ist technisch möglich, wird aber wegen der wesentlichen
Investitionen und der Energiekosten selten angewendet.
Andere Methoden, die in der Literatur beschrieben werden, wie Säure-Retardation oder
Membranprozesse, sind im Allgemeinen nicht anwendbar. Die gründe hierfür sind die kurze
Lebensdauer der Membranen beim Einsatz von Säurezusätzen, die Verunreinigungen in der
(technischen) Säure sowie die Verstopfung der Membranporen durch FeCl2.
Lösemittelextraktion ist als Trennungsmethode wegen der gefährlichen Chemikalien, die bei der
Extraktion eingesetzt werden, nicht angebracht. Jede Fehlfunktion in der Rückgewinnungsanlage führt
dazu, dass Lösemittel in Anlagenteilengelangt, in denen es nicht erwünscht ist. Dies führt zu
gefährlichen Abfällen oder Schadstoffen im Abwasser, die in einer normalen Abwasserbehandlung
nicht entfernt werden. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduzierter Frischsäureverbrauch.
● Reduktion der Menge verbrauchter Säure (Abfall).
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.7 Regenerierung von verbrauchter Säure
Beschreibung: Siehe auch D.5.10
210 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
(Sprüh-)Röstung von Salzsäure: Erhitzen von verbrauchter Säure unter Sauerstoff,
Dampfphasenprozess bei erhöhter Temperatur. Die gesamte Säure wird zu freier Säure und Metalle zu
Metalloxiden umgesetzt. Die Oxidationskammer und die Säurerückgewinnung müssen aus extrem
korrosionsbeständigem Material sein. HCl kann in einer Qualität erzeugt werden, die für chemisches
Beizen geeignet ist; die Metalloxide werden entweder deponiert oder als Sekundärrohstoff verwendet.
[CET-BAT]
Realisierbare Röstanlagen erfordern eine Mindestkapazität, die etwa eine Größenordnung größer ist
als der Altsäureanfall in einer typischen Drahtzieherei. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduktion der sauren Abfälle.
Anwendungsbereich:
● Regenerieranlagen erfordern eine Minimalkapazität, d.h. einen minimalen Altsäureanfall, der
größer als der einer einzelnen Drahtzieherei ist.
● Drahtindustrie ist abhängig von externen Firmen für das Recycling von verbrauchter Säure.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.8 Verwertung von verbrauchter Säure als Sekundärrohstoff
Beschreibung:
Die chemische Industrie verwendet verbrauchte Säure als Sekundärrohstoff für die Herstellung von
FeCl3 und zu einem kleinen Teil auch für die Herstellung von Pigmenten. Die Möglichkeit zum
Einsatz von verbrauchter Säure für die Produktion von wertvollen Chemikalien ist in vielen Regionen
Europas gegeben. Einige Verwerter verlangen eine strikte Begrenzung bestimmter
Metallverunreinigungen in der Altsäure (oder müssen dies verlangen). Einige Verwerter haben in
neuerer Zeit spezielle, patentierte Verfahren entwickelt, um beispielsweise Zn oder Pb aus Säuren zu
entfernen. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduktion der sauren Abfälle.
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.3.9 Minimieren des Spülwasserverbrauches durch Kaskadenspülung
Beschreibung: Siehe Kapitel D.8
Das Walzdrahtcoil wird in diversen separaten Tanks mit jeweils sauberem Wasser, gespült. Nur dem
letzten Spülbad wird Frischwasser zugegeben. Jeder Tank läuft über in den nächsten.
Stahlverarbeitung 211

Teil A/Kapitel 4
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduktion des Wasserverbrauchs (eine Größenordnung geringer als bei einstufigen
Spülprozessen). [CET-BAT]
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.4 Strahlentzunderung: Trennung von Zunder und Strahlmittel
Beschreibung:
Das Strahlen kann kontinuierlich (inline) oder diskontinuierlich Prozess durchgeführt werden. Hierbei
werden tausende Stahlteilchen pro Sekunde auf die Oberfläche geschleudert. Dadurch wird der Zunder
aufgebrochen und fällt ab. Ein Strahlsystem besteht aus folgenden Einheiten:
1. Kammer, in der die Entzunderung stattfindet.
2. Reihe von Blasrädern mit unterschiedlicher Leistung je nach den erforderlichen Geschwindigkeiten
der Anlage, den Produktionserfordernissen usw.
3. Auffangsystem, um gebrauchtes Strahlmittel zurückzuführen.
4. Recyclingsystem, in dem das Strahlmittel gereinigt wird und kleine Staubpartikel und Zunder
entfernt werden.
5. Vorratsbehälter für Strahlmittel, Bevorratung für die Blasräder.
6. Stauberfassungssystem.
Die Strahlkammer ist eine geschlossene Einhausung, in der die Entzunderung stattfindet.
Unterschiedliche Blasräder schleudern das Strahlmittel, für gewöhnlich Stahlgranulat, mittels
Zentrifugalkraft auf den Draht.
Das Auffangsystem sammelt das Strahlmittel und den Staub und führt beides dem
Rückgewinnungssystem zu. Hier wird das wieder verwertbare Strahlmittel von Verunreinigungen und
Staub getrennt, indem die Mischung über einen Luftstromseparator geführt wird. In diesem werden
feiner Staub und kleine Bestandteile durch einen Vakuumeffekt aus dem System gesogen, und
zurückbleibt das gereinigte Strahlmittel, das in den Vorratsbehälter zurückgegeben wird. Aus diesem
Vorratsbehälter wird das Strahlmittel über eine Reihe von Regelvorrichtungen und Ventilen zum
Blasrad transportiert. Durch eine Synchronisation des gesamten Systems wird ein kontinuierlicher
Strahlmittelstrom auf das zu bearbeitende Teil geführt, um so das erwünschte Resultat am effektivsten
zu erzielen.
Stromentzunderung
Diese Methode beinhaltet eine Vorentzunderung des Walzdrahtes durch Biegen und Verdrehen, damit
der Zunder mobilisiert wird. In einer Spezialkammer wird der mobilisierte Zunder mittels Pumpdüsen
und Druckluft auf die Walzdrahtoberfläche geblasen. Der Walzdraht wird dadurch bis auf die
metallische Oberfläche entzundert. Der Zunder wird mit der Druckluft in ein Entstaubungssystem
(Zyklone, Gewebefilter) getragen. Grobzunder wird in die Pumpdüsen zurückgeführt und wieder
benutzt. Der Feinzunder wird in der Farbenproduktion eingesetzt.
Es wurde berichtet, dass diese Methode für unlegierten und hochgekohlten Stahlwalzdraht anwendbar
ist. Die Investitionskosten und das Platzerfordernis wurden als sehr gering eingeschätzt. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass kein zusätzliches Strahlmittel benötigt wird.
212 Stahlverarbeitung

Wesentliche ökologische Vorteile:
• Zunder wird getrennt gesammelt und kann wieder verwertet werden.
• Verbrauch an Strahlmittel ist reduziert.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Teil A/Kapitel 4
Referenzanlagen:
Stromentzunderung: Drahtfabrik in Gliwice, Polen, kohlenstoffarmer Stahldraht, reduzierte
Produktionskosten (geplant oder angewendet?)
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: Stromentzunderung: 'A new Method of mechanical Descaling of Carbon Steel
Wire Rods', Conference Proceedings – Wire association International Incororated, 65 th Annual
Convention Atlanta, 1995.
A.4.3.5 Trockenziehen
A.4.3.5.1 Reduktion der Emissionen von Ziehmaschinen/Behandlung der
abgesaugten Luft
Beschreibung:
Hauben oder Abdeckungen werden über den Teilen der Ziehmaschine installiert, die mit dem Draht in
Kontakt kommen. Die Abdeckungen müssen so ausgelegt sein, dass sie für häufig anfallende Arbeiten
(wie Drahteinfädelung, Reparaturen von kaputtem Draht, Adjustage und Ersatz von Ziehsteinen oder
Seifenzugabe) leicht entfernt werden können.
Die abgesaugte Luft kann in Filtern oder ähnlichen Einrichtungen zur Seifenabscheidung behandelt
werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere diffuser Seifenstaubemissionen. [CET-BAT]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Aus Designgründen ist bei bestehenden Anlagen mit technischen Problemen zu rechnen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Alle neueren Trockenziehmaschinen sind zum größten Teil geschlossen. [CET-BAT]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Ziel ist es, die Verteilung des Schmierstoffstaubes in der Umgebung der Ziehmaschine zu begrenzen.
Eine 100%ige Eindämmung ist jedoch nicht möglich (so verlässt z.B. Seifenstaub die Anlage mit dem
gezogenen Draht). Sie wird hauptsächlich zur Verbesserung der Arbeitsplatzbedingungen
vorgenommen. [CET-BAT]
Stahlverarbeitung 213

Teil A/Kapitel 4
Referenzliteratur:
A.4.3.5.2 Geschlossene Kühlwasserkreisläufe
Beschreibung:
Während des Ziehprozesses werden sowohl der Draht als auch die Ziehsteine durch die Reibung
erwärmt. Daher werden beide (indirekt durch Kühlung der Ziehtrommeln, die mit dem Draht in
Kontakt sind) mit Wasser gekühlt. Um das Wasser wieder verwenden zu können, ist der Kühlkreislauf
mit einem Kühlturm, einem Luftkühler oder einer ähnlichen Einrichtung versehen. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.6 Nassziehen
A.4.3.6.1 Geschlossene Kühlwasserkreisläufe
Beschreibung:
Während des Ziehprozesses wird sowohl der Draht als auch Ziehsteine durch die Reibung erwärmt.
Die Wärme wird durch das Schmiermittel, das seinerseits oftmals in indirekten Kühlanlagen mit
Wasser gekühlt wird, abgeführt. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.6.2 Reinigung der Ziehmittel (Öl, Emulsionen)
Beschreibung: Siehe auch Kapitel D.3.1
Während des Betriebes sammeln sich in den Drahtzieh-Schmiermitteln, wassermischbare
Ölemulsionen oder reines Öl, feine Metallteilchen an. Mit steigender Konzentration dieser Feinteile
entstehen Betriebsprobleme wie Drahtbrüche, Abnutzung der Ziehtrommel und schlechte
214 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Drahtqualität, was zu einem Ersatz des Schmiermittels führt. Filternde Abscheider und/oder
Zentrifugen werden zur Reinigung und Verlängerung der Lebensdauer eingesetzt. [El-Hindi]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des verbrauchten Ziehschmiermittels. [El-Hindi]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Anfall von verbrauchtem Filtermaterial. [El-Hindi]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Reinigungsmaßnahmen für das Ziehmittel können das Betriebsverhalten so verbessern, dass weniger
Drahtbrüche auftreten und die Drahtqualität erhöht wird; dies reduziert wiederum Störfälle in den
nachfolgenden Prozessschritten. [El-Hindi]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: [El-Hindi]
A.4.3.6.3 Behandlung von Ziehmittel-Abfällen: Öl und Ölemulsionen
Beschreibung: Siehe Kapitel D.3.2
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduziertes Volumen zur Deponierung.
• Im Falle von Verbrennung , thermische Verwertung des Abfalls.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
• Reduzierte Abfallentsorgungskosten.
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.6.4 Behandlung von Ziehmittel-Abfällen: Seifenemulsionen
Beschreibung:
Bei Seifenemulsionen, die auf alkalischen Fettsäure-Seifen basieren, hängt die Art der Behandlung
von der anfallenden Menge ab. In Fällen, in denen die anfallende Menge im Vergleich zu anderen
Abwässern gering ist, wird die Seifenemulsion mit anderen Abwässern vermischt. Die Seifen werden
in fast allen gängigen Abwasserbehandlungseinrichtungen für saures Abwasser im Filterkuchen
gebunden. In biologischen Reinigungsstufen werden die Seifen biologisch abgebaut. [CET-BAT]
Stahlverarbeitung 215

Teil A/Kapitel 4
Sind die anfallenden Mengen relativ groß, wird das verbrauchte Ziehmittel durch Koagulation und
Fällung, Koagulation und Flotation, Membranfiltration, Eindampfung oder andere geeignete
Verfahren, separat behandelt. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen ins Wasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Entstehung von Schlamm und Filterkuchen aus der Abwasserbehandlung.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.7 Diskontinuierliches Glühen von Draht
A.4.3.7.1 Verbrennen des ausgeblasenen Schutzgases
Beschreibung:
Um Topf- und Haubenglühöfen unter Überdruck zu halten, wird ständig mit Schutzgas gespült. Dieser
Gasstrom enthält abgesehen von den Bestandteilen des Schutzgases auch Zersetzungsprodukte des
Ziehmittels. Diese werden durch Pyrolyse/Spaltung der Ziehmittelmoleküle gebildet. Typische
Zersetzungsprodukte sind Olefine und Alkane mit niedrigem Molekulargewicht. Diese leichtflüchtigen
Komponenten und die brennbaren Bestandteile mancher Schutzgasarten (CO, H2), sollten in harmlose
Verbindungen umgewandelt werden. Da die Menge des Spülgases gering ist, kann dies durch eine
offene Flamme geschehen. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Luftemissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.8 Kontinuierliches Glühen von niedriggekohltem Draht
A.4.3.8.1 Bleibad: gute Betriebsführung (’Good Housekeeping’)
Beschreibung:
Die wichtigsten Punkte einer guten Betriebsführung sind:
− Schutzschicht (Feststoff) oder eine Abdeckung für das Bleibad, um Bleiverluste durch Oxidation
zu minimieren und die Energieverluste drastisch zu senken.
216 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
− Vermeidung von Staubbildung beim Entfernen von Verunreinigungen von der Badoberfläche.
− Separate Lagerung der bleihaltigen Abfälle; diese Abfälle sollten vor Wind und Regen geschützt
werden.
− Minimierung der durch den Draht verursachten Bleiverschleppung durch Einhaltung einer
geeigneten Oberflächenbeschaffenheit der Halbprodukte (ökonomisch und ökologisch attraktiv).
− Minimierung der durch den Draht verursachten Bleiverschleppung durch Installation einer
Abstreifvorrichtung (mit Anthrazitkies) oder einer ähnlichen Einrichtung hinter dem Bleibad.
− Anwendung von Maßnahmen zur Reduzierung und/oder Vermeidung der Ausbreitung von
Bleistaub, der möglicherweise vom Draht mitgerissen wird. In vielen Anlagen wird dies durch die
Kopplung der Inline-Wärmebehandlung mit der Inline-Beize erreicht. Andere Methoden sind
Beschichten des Drahtes mit geeigneten Substanzen oder (umstellen) des Einpackens des Drahtes.
[CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen vom Bleibad (Pb aus dem Bad selbst, CO und organischer Kohlenstoff aus
unvollständiger Verbrennung der auf dem Draht haftenden Restsubstanzen). [CET-BAT]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Durch eine gute Betriebsführung ist es möglich ein Bleibad mit sehr geringen Emissionen von unter 5
mg Pb/Nm 3 , 100 mg CO /Nm 3 und 50 mg Corg./Nm 3 zu betreiben [CET-BAT]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.8.2 Verwertung von bleihaltigen Abfällen
Beschreibung:
Einige bleihaltige Reststoffe stammen aus dem Bleibad (verbrauchtes Abdeckmaterial, Bleioxide).
Diese Reststoffe müssen separat gelagert und vor Wind und Regen geschützt werden. Für die
Deponierung oder Wiederverwertung dieser Reststoffe ist die Drahtindustrie auf Fremdfirmen
angewiesen. Normalerweise werden bleihaltige Abfälle in der Nichteisen-Metallindustrie verwertet
(Bleihütten). [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfalldeponierung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 217

Teil A/Kapitel 4
A.4.3.8.3 Betrieb von Abschreckbädern und Behandlung von Abwasser aus
Abschreckbädern von kontinuierlichen (inline) Glühöfen
Beschreibung:
Da die Anforderungen an die Wasserqualität dieser Bäder im Allgemeinen gering ist wird empfohlen,
für diesen Zweck zurückgewonnenes Wasser zu verwenden oder die Abschreckbäder im
geschlossenen Kreislauf zu betreiben. [CET-BAT]
Abwasser aus den Abschreckbädern sollte so behandelt werden, dass Schadstoffe (hauptsächlich
unlösliches Pb(OH)2 und PbCO3) vor der Ableitung in zufrieden stellendem Maße entfernt werden.
[CET-BAT]
Bemerkung:
1) Jedes Werk muss seine Abwasserbehandlungsanlage so zusammenstellen, dass die Mischung von
Abwässern, wie sie in dieser Anlage anfallen, angemessen behandelt werden kann. Die
Zusammenstellung ist für jedes Werk unterschiedlich und hängt sehr stark von der Produktpalette
(also davon, ob Säure eingesetzt wird oder nicht, ob Rückgewinnungseinrichtungen für verbrauchte
Säure zur Verfügung stehen, ob Nassziehemulsionen verwendet werden, ob plattiert wird und wenn ja,
in welchen Bädern) und von den lokalen Umweltanforderungen ab.
2) Wenn die Wärmebehandlung ohne Schutzgas erfolgt (z.B. Wärmebehandlung mittels flüssiger
Bleibäder), wird auch Säurebeizen eingesetzt ⇒ zu mindest das verbrauchte, säure- und eisenhaltige
Spülwasser muss behandelt werden. In diesen Fällen setzen Drahtwerke traditionelle physikochemische
Abwasserbehandlungsverfahren, also Neutralisation mit Kalkmilch, gefolgt von Fällung
von Fe und Pb und anderer Schwermetalle, gefolgt von Dekantierung und Filterpressen, ein. [Com
BG2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen ins Wasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Entstehung von Abfällen/Schlämmen aus der Abwasserbehandlung.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.9 Kontinuierliche Glühöfen für Draht aus rostfreiem Stahl
A.4.3.9.1 Verbrennen des ausgeblasene Schutzgases
Siehe auch A.4.3.5.1
A.4.3.10 Patentieren/Perlitisieren
A.4.3.10.1 Optimierter Ofenbetrieb
Beschreibung:
In den Brennern wird eine leicht unterstöchiometrische Mischung verwendet, wodurch der
Ofenatmosphäre alles O2 entzogen und die Bildung von Eisenoxid auf der Drahtoberfläche minimiert
218 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
wird. Übermäßige Oxidbildung führt zu großen Materialverlusten, zu hohen Beizsäureverbräuchen
und übermäßiger Verschleppung von Blei. [CET-BAT]
Überschüssiges CO muss zu CO2 umgewandelt werden, indem man kontrolliert Luft in das heiße
Abgas des Ofens gibt. Der CO-Gehalt der Ofenatmosphäre und des Abgases muss regelmäßig
kontrolliert werden, so z.B. nach jedem wesentlichen Wechsel im Produktmix, zumindest aber einmal
im Monat. [CET-BAT]
Aufgrund der Heizmethode ist NOx-Bildung hier kein Thema. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Verbrauch in den nachfolgenden Produktionsschritten (z.B. Säure).
• Reduzierter CO-Gehalt.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.10.2 Bleibad: gute betriebsinterne Maßnahmen
Siehe A.4.3.6.1
A.4.3.10.3 Verwertung von bleihaltigen Abfällen
Siehe A.4.3.6.2
A.4.3.10.4 Betrieb von Abschreckbädern und Behandlung von Abwasser aus
Abschreckbädern von Patentieranlagen
Siehe A.4.3.6.3
A.4.3.11 Ölhärtung und Anlassen
A.4.3.11.1 Verbrennen des ausgeblasene Schutzgases
Siehe auch A.4.3.5.1
A.4.3.11.2 Absaugung von Öldämpfen aus Abschreckbädern und
Abscheidung des Öls
Beschreibung:
Absaugung der Ölnebel und Abscheidung der Ölnebel aus der abgesaugten Luft.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der diffusen Luftemissionen, insbesondere der Ölemissionen.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Stahlverarbeitung 219

Teil A/Kapitel 4
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
A.4.3.12 Wärmebehandlung von Draht (verschiedene Prozesse)
A.4.3.12.1 Induktive Erwärmung des Drahtes
Beschreibung:
Der zu erhitzende Draht wird durch eine Spule geführt, in der ein Magnetfeld erzeugt wird.
Typischerweise werden Frequenzen zwischen 5 und 50 kHz (Mittelfrequenzerwärmung) eingesetzt. In
Ausnahmefällen wird die Hochfrequenzerwärmung (weit über 50 kHz) angewendet. Das Magnetfeld
induziert in dem Draht eine elektrische Spannung, die ihn erhitzt. Die induzierte Spannung existiert
hauptsächlich in einer dünnen Randschicht des Drahtes (’Randschicht-Effekt’).
Die Anwendbarkeit von induktiven Erwärmungsverfahren hängt sehr stark vom Material und vom
Durchmesser des Drahtes sowie von der erforderlichen Temperaturerhöhung ab:
• das Material sollte vorzugsweise magnetisch sein.
Stahl und einige Stahllegierungen sind magnetisch, während die meisten Edelstahlsorten und
Metallbeschichtungen es nicht sind.
• der Drahtdurchmesser sollte möglichst groß sein, z.B. größer als 2 - 3 mm.
Je kleiner der Durchmesser, desto höher muss die Frequenz sein, um einen ausreichenden
’Randschicht-Effekt’ zu erzielen.
• Oberhalb der "Curie-Temperatur" verlieren ansonsten magnetische Werkstoffe ihre magnetische
Eigenschaft. Bei Stahl liegt diese Temperatur bei ungefähr 760 °C.
Anwendungen außerhalb der zuvor genannten Vorgaben sind möglich, jedoch müssen dann teure
Hochfrequenztechniken eingesetzt werden und der energetische Wirkungsgrad ist im Durchschnitt
geringer.
Der weitaus größte Teil der Anwendung von induktiver Erwärmung findet sich bei Einzel-Drahtlinien.
Bei diesen kann die induktive Erwärmung für die Austenitisierung und zum Anlassen verwendet
werden. Austenitisierung ist die erste von vielen Wärmebehandlungsschritten, zu denen
Patentierung/Perlitisieren (siehe A.2.3.4.4), Ölhärtung (siehe A.2.3.4.5) und Anlassen (beschrieben in
A.2.3.4.5. und A.2.3.4.6) zählen. Bei diesen thermischen Behandlungen ist eine exakte Kontrolle der
Drahttemperatur notwendig.
Bei Mehrfach-Drahtlinien kann induktive Erwärmung zur Vorerwärmung des Drahtes (z.B. bis zur
Curie-Temperatur) verwendet werden. Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist die Verteilung einer
Cu- und Zn-Beschichtung, um einen messingbeschichteten Draht zu erhalten.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Luftemissionen aus Verbrennungsprozessen in der Anlage werden vermieden.
Anwendungsbereich:
Anwendungsmöglichkeiten bei Einzel-Drahtlinien sind weit gefächert und beinhalten Anwendungen,
bei denen exakte Temperaturkontrolle erforderlich ist.
Bei Mehrfach-Drahtlinien ist die Anwendung auf Bereiche beschränkt, in denen keine exakte
Temperaturkontrolle notwendig ist (z.B. Vorwärmen). Die Anwendbarkeit hängt von den
Drahteigenschaften ab (siehe oben).
220 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
Der Verbrauch von Brennstoffen (typischerweise Erdgas oder Flüssiggas) wird durch den Verbrauch
von Elektrizität ersetzt. Bei Berücksichtigung des Brennstoffeinsatzes zur Stromerzeugung ist dieser
medienübergreifende Effekt vernachlässigbar.
Typische elektrische Wirkungsgrade liegen bei der Mittelfrequenzerwärmung im Bereich von
60 - 85 %, typische energetische Wirkungsgrade bei Erdgasfeuerung und ähnlicher Anwendung
zwischen 25 - 45 %. Berücksichtigt man einen Wirkungsgrad von 50 – 55 % bei der Stromerzeugung,
ergibt sich kaum ein Unterschied im Primärenergieeinsatz.
Zur Kühlung der Induktionsspule wird Wasser benötigt.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Nicht genügend Informationen, um eine BVT-Entscheidung zu fällen?
A.4.3.13 Inline Beizen
Siehe Teil B
Stahlverarbeitung 221

Teil A/Kapitel 5
A.5 BESTE VERFÜGBARE TECHNIKEN FÜR WARM- UND
KALTUMFORMUNG
Zum Verständnis dieses Kapitels und seines Inhalts möge der Leser zum Vorwort dieses Dokuments
zurückkehren, insbesondere zum fünften Abschnitt: „Anleitung zum Verständnis und zur Benutzung
des Dokuments“. Die Bewertung der in diesem Kapitel vorgestellten Verfahren und der damit
verbundenen Emissions- und/oder Verbrauchswerte oder Wertebereiche erfolgte iterativ in folgenden
Schritten:
• Ermittlung der wichtigsten Umweltprobleme bei der Warm- und Kaltumformung; die
Vielfältigkeit der Prozessschritte in diesem Teil des eisen- und stahlverarbeitenden Sektors führt
dazu, dass alle Medien betroffen sind. Unter den wichtigsten Aspekten sind Luftemissionen
(speziell NOx) von den Öfen, Energieverbräuche der Öfen, öl- und feststoffhaltige Abwässer,
saure Abfälle und Abwässer, Säure- und Ölnebel sowie ölhaltige Abfälle.
• Prüfung der wichtigsten Verfahren zur Behandlung dieser Umweltprobleme;
• Ermittlung der besten Umweltschutzleistungen auf der Grundlage der in der Europäischen Union
und weltweit verfügbaren Daten;
• Prüfung der Bedingungen, unter denen diese Leistungen erreicht wurden, wie Kosten,
medienübergreifende Wirkungen, wichtigste treibende Kräfte bei der Umsetzung dieser
Verfahren;
• Auswahl der besten verfügbaren Techniken (BVT) und der damit verbundenen Emissions-
und/oder Verbrauchswerte für diese Branche im Allgemeinen gemäß Artikel 2 Absatz 11 und
Anhang IV der Richtlinie.
Die Beurteilung durch Sachverständige des Europäischen IPPC Büros und der einschlägigen
technischen Arbeitsgruppe (TWG) hat bei jedem dieser Schritte und der Wahl der Darstellungsform
eine Schlüsselrolle gespielt.
Auf Grundlage dieser Beurteilung werden in diesem Kapitel Techniken und - soweit dies möglich ist –
die mit der Anwendung von BVT verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte dargestellt , die
insgesamt für den Sektor als geeignet angesehen werden und in vielen Fällen die derzeitigen
Leistungen einiger Anlagen in diesem Industriezweig widerspiegeln. Sofern „mit den besten
verfügbaren Techniken verbundene“ Emissions- oder Verbrauchswerte angegeben werden, ist dies so
zu verstehen, dass diese Werte die Umweltschutzleistung darstellen, die als Ergebnis der Anwendung
der beschriebenen Techniken in dieser Branche zu erwarten wäre. Dabei ist das mit der Definition von
BVT verbundene Kosten-/Nutzen-Verhältnis bereits berücksichtigt. Es handelt sich jedoch nicht um
Emissions- und Verbrauchsgrenzwerte, und sie sollten nicht als solche aufgefasst werden. In einigen
Fällen mag es technisch möglich sein, bessere Emissions- oder Verbrauchswerte zu erreichen, aber
wegen der damit verbundenen Kosten oder medienübergreifenden Erwägungen werden sie nicht als
geeignete BVT für die gesamte Branche angesehen. Doch können solche Werte in bestimmten Fällen
gerechtfertigt sein, wenn besondere Umstände dies fordern.
Die mit den BVT verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte müssen gemeinsam mit den
angegebenen Referenzbedingungen (z.B. Mittelungszeiträume) betrachtet werden.
Das oben beschriebene Konzept der „mit den BVT verbundenen Werte” ist von dem an anderer Stelle
in diesem Dokument verwandten Begriff „erreichbarer Wert“ zu unterscheiden. Wird ein
Wert bei Verwendung einer bestimmten Technik oder einer Kombination von Techniken als
,,erreichbar” beschrieben, so ist dies so zu verstehen, dass die Einhaltung dieses Wertes über einen
längeren Zeitraum in einer gut gewarteten und betriebenen Anlage bzw. einem Prozess unter
Verwendung dieser Techniken erwartet werden kann.
Stahlverarbeitung 223

Teil A/Kapitel 5
Wo Kostendaten verfügbar waren, wurden sie zusammen mit der Beschreibung der im vorigen Kapitel
vorgestellten Techniken genannt. Sie geben einen groben Hinweis auf die Größenordnung der damit
verbunden Kosten. Die tatsächlichen Kosten der Anwendung einer Technik hängen jedoch stark vom
Einzelfall ab, z.B. von Steuern, Gebühren und den technischen Merkmalen der betreffenden Anlage.
Solche standortspezifischen Faktoren können in diesem Dokument nicht erschöpfend behandelt
werden. Liegen keine Kostendaten vor, dann beruhen die Schlussfolgerungen über die wirtschaftliche
Vertretbarkeit der Techniken auf Beobachtungen bei bestehenden Anlagen.
Die allgemeinen BVT in diesem Kapitel sollen künftig als Referenz dienen, auf die sich die
Leistungsbeurteilung einer bestehenden Anlage oder einer geplanten neuen Anlage bezieht. Auf diese
Weise helfen sie bei der Festsetzung geeigneter, „BVT-gestützter“ Bedingungen für die Anlage oder
bei der Festlegung allgemeiner bindender Vorschriften gemäß Artikel 9 Absatz 8. Voraussichtlich
können Neuanlagen so geplant werden, dass sie zumindest die hier vorgestellten BVT-Werte oder
sogar bessere Werte einhalten. Es ist auch bedacht, dass sich bestehende Anlagen in Richtung der
allgemeinen BVT-Werte hinbewegen oder darüber hinausgehen können, je nach der im Einzelfall
gegebenen technischen und wirtschaftlichen Anwendbarkeit.
Die BVT-Referenzdokumente setzen zwar keine gesetzlich bindenden Normen fest, doch sollen sie
der Wirtschaft, den Mitgliedstaaten und der Öffentlichkeit als Richtschnur dafür dienen, welche
Emissions- und Verbrauchswerte mit dem Einsatz spezieller Techniken zu erzielen sind. Geeignete
Grenzwerte für jeden Einzelfall müssen unter Berücksichtigung der Ziele der Richtlinie über die
integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung und lokaler Erwägungen
ermittelt werden.
In diesem Kapitel werden die besten verfügbaren Techniken zur Verminderung der Umwelteinflüsse
durch Warm- und Kaltumformung diskutiert. So weit wie möglich folgt die Struktur des Kapitels der
Reihenfolge der Produktionslinie und identifiziert BVT für die einzelnen Prozessstufen. Jedoch
können einige Maßnahmen, speziell Primär- oder Vorsorgemaßnahmen, nicht nur einem einzelnen
Prozessschritt zu geordnet werden und werden daher der Gesamtanlage zugeordnet. Wo dies möglich
ist und wo die vorhandenen Daten es zuliessen, werden Emissionswerte, Wirkungsgrade oder
Rezirkulierungsraten angegeben, als Indikation, welche Verbesserung durch den Einsatz der
Maßnahme zu erwarten ist. Für einige der Techniken konnte der offensichtliche positive Effekt nicht
durch einen exakten, numerischen Wert angegeben werden, dennoch wurden einige dieser Techniken
als BVT ausgewählt.
Soweit nicht anders angegeben sind die im folgenden BVT-Kapitel gemachten Emissionsangaben
Tagesmittelwerte. Für Luftemissionen beziehen sich die Werte auf Standardkonditionen von 273 K,
101.3 kPa, trockenes Abgas.
Emissionen ins Wasser werden angegeben als Tagesmittelwert einer Durchflussmengen bezogenen
24-Stunden-Mischprobe oder als durchflussmengenbezogene Mischprobe über die tatsächliche
Betriebszeit (bei Anlagen, die nicht im 3-Schichtbetrieb arbeiten.)
A.5.1 Warmwalzwerk
Für die Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen werden die folgenden Techniken als
BVT angesehen:
• Auffangen von verschütteten und ausgetretenen Stoffen durch geeignete Maßnahmen, z.B.
Sicherheitswannen oder Dränagen.
• Abscheiden des Öls vom verunreinigten Wasser und Wiederverwendung des zurückgewonnenen
Öls.
• Behandlung des abgeschiedenen Wassers in der Abwasserbehandlungsanlage.
224 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 5
Generell ist der beste Weg zur Reduzierung der Umwelteinflüsse aus Prozessen zur Beseitigung von
Oberflächenfehlern und zur Vorbereitung des Einsatzmaterials die Notwendigkeit von
Korrekturen zu verhindern. Die Verbesserung der Oberflächenqualität des Einsatzmaterials (gegossene
Halbzeuge) wird daher als BVT angesehen.
Darüber hinaus wurden die folgenden Maßnahmen als BVT für die Beseitigung von
Oberflächenfehlern und zur Vorbereitung des Einsatzmaterials identifiziert:
Für maschinelles Flämmen:
• Kapselung der Flämmanlage und Staubabscheidung durch Gewebefilter.
Es herrschte Einigkeit, dass diese Technik BVT ist, jedoch gab es unterschiedliche Meinungen
über die mit dieser Technik verbundenen Emissionswerte, und die TWG protokollierte die
unterschiedlichen Auffassungen. Eine Anlage hatte erreichbare Staubemissionen von 5 - 10 mg/m³
gemeldet. Einige Mitgliedstaaten vertraten die Auffassung (ohne unterstützende Emissionsdaten
für diese Anlagenart), dass Gewebefilter generell Werte von unter 5 mg/Nm³ erreichen und dass
dies der mit der BVT verbundene Emissionswert sei. Andere vertraten hingegen die Meinung,
dass < 20 mg/Nm³ der angemessene Wert sei.
• Einsatz elektrostatischer Filter, wenn Gewebefilter wegen eines zu hohen Feuchtegehaltes im
Abgas nicht eingesetzt werden können. Es standen keine Emissionsdaten für Einzelanlagen zur
Verfügung, aber die gemeldeten gegenwärtigen Emissionswerte waren < 20 mg/Nm³ und 20 - 115
mg/m³. Auf Basis der von TWG-Mitgliedern gemeldeten, generell mit elektrostatischen Filtern 3
bei der Abscheidung von Oxiden und Staub im FMP Sektor erreichbaren Staubwerte, wurden mit
BVT verbundene Emissionswerte von 15 – 20 mg/Nm³ vom EIPPCB vorgeschlagen. Von einer
industriellen NRO wurde eingewendet, mit BVT verbundene Emissionswerte seien 20 - 50 mg/m³.
Einige Mitgliedsstaaten vertraten jedoch den Standpunkt, dass mit elektrostatischen Filtern
generell Werte unter 10 mg/Nm³ erreicht würden, und dass dies der mit BVT verbundene
Emissionswert sei. Die TWG konnte sich nicht auf einen mit BVT verbundenen Emissionswert
einigen und protokollierte die unterschiedlichen Auffassungen.
• Getrennte Erfassung von Zunder-/Flämmspänen. Ölfreier Zunder sollte von ölhaltigem
Walzzunder getrennt gehalten werden, da dies die Verwertung in metallurgischen Prozessen
erleichtert.
Für Schleifen:
• Kapselung beim maschinellen Schleifen und spezielle Kabinen mit Abzugshauben beim Schleifen
von Hand und Staubabscheidung durch Gewebefilter.
Es herrschte Einigkeit unter den TWG-Mitgliedern, dass diese Techniken BVT sind, aber es
wurde kein Einvernehmen erzieht, was die verbundenen Emissionswerte sind. Emissionsdaten aus
unterschiedlichen Quellen lieferten 1 – 100 mg Staub/m³ beim Schleifen als derzeitige
Gesamtemissionsbandbreite. Die Industrie hatte Werte von < 30 mg/Nm³ beim Einsatz von
Gewebefiltern und 20 – 100 mg/Nm³ für andere Filtertypen gemeldet. Unter Berücksichtigung des
besseren Endes der Bandbreite und der von TWG-Mitgliedern vorgelegten Informationen über
generell mit Gewebefiltern 4 für Oxide und Staub im FMP-Sektor erreichbaren Staubwerte, wurde
ein mit BVT verbundener Wert von < 20 mg/Nm³ vorgeschlagen. Einige Mitgliedstaaten lehnten
dies ab, mit der Begründung, dass Gewebefilter im allgemeinen Werte von unter 5 mg/Nm³
erreichen (nur durch begrenztes Datenmaterial belegt) und dass dies der mit BVT verbundene
Emissionswert sei.
Zusätzlich für alle Oberflächenbehandlungsprozesse:
• Aufbereitung und Wiederverwendung des bei Oberflächenbehandlungsprozessen anfallenden
Abwassers (Abtrennen der Feststoffe).
3
Wirkungsgrad der Abscheidung 95 – 99 %, Korngröße > 0,1 µm und Eintrittsstaubgehalt bis zu 100 mg/Nm³; Staubemissionswerte für
Elektrofilter 15 – 20 mg/Nm³ [EUROFER HR].
4 Wirkungsgrad der Abscheidung 95 – 99 %, Korngröße (> 0,1 µm) > 0,5 µm und Eintrittsstaubgehalt bis zu 500 mg/Nm³;
Staubemissionswerte für Gewebefilter 1 – 20 mg/Nm³ [EUROFER HR].
Stahlverarbeitung 225

Teil A/Kapitel 5
• Betriebsinterne oder externe Verwertung von Zunder, Schleifstaub und Staub.
Luftemissionen von Wärm- und Wärmebehandlungsöfen umfassen im Wesentlichen NOx, SO2 und
Staub. Für Staub werden keine speziellen Minderungsmaßnahmen durchgeführt. Generell liegen die
Staubemissionen im Bereich 4 – 20 mg/m³, aber auch so geringe Werte wie 2,2 mg/Nm³ sind gemeldet
worden.
Zur Reduzierung der Luftemissionen, insbesondere NOx von Wärm- und Wärmebehandlungsöfen und
zur Reduzierung des Energieverbrauchs sollten die in Kapitel A.4.1.3.1 beschriebenen allgemeinen
Maßnahmen beim Bau berücksichtigt werden. Besondere Aufmerksamkeit sollte der Energieeffizienz
und der Wärmerückgewinnung (z.B. durch geeignete Wärmeisolierung des Ofens, Wärmeisolierung
der Gleitschienen, angemessene Vorwärmzonen für das Einsatzmaterial usw.) sowie der Reduktion
der Luftemissionen (z.B. durch die Wahl und Platzierung der Brenner) gewidmet werden.
Darüber hinaus stellen die folgenden Maßnahmen, die auch bei bestehenden Öfen angewendet werden
können, BVT dar:
• Vermeiden von übermäßiger Luftzufuhr und von Wärmeverlusten während der Beschickung durch
entsprechende Bedienungsmaßnahmen (Tür nicht weiter als für die Beschickung unbedingt
notwendig öffnen) oder durch Bauteile (Einbau dicht schließender mehrteiliger Türen).
• Sorgfältige Auswahl des Brennstoffs (in einigen Fällen, z.B. bei Kokereigas, kann eine
Entschwefelung notwendig sein) und Einführung von Ofenautomatisierung und -kontrolle zur
Optimierung der Feuerungsbedingungen. Je nach dem verwendeten Brennstoff, sind die folgenden
SO2-Werte mit BVT verbunden:
− für Erdgas < 100 mg/Nm 3
− für alle anderen Gase und Gasmischungen < 400 mg/Nm 3
− für Heizöl (< 1 % S) bis zu 1.700 mg/Nm³
Es bestanden unterschiedliche Auffassungen, ob eine Begrenzung des Schwefelgehaltes im Heizöl
auf < 1 % als BVT angesehen werden kann. Einige Experten vertraten die Meinung, dies sei
ausreichend, um BVT darzustellen, während andere der Meinung waren, dass die resultierenden
Emissionen mit bis zu 1.700 mg SO2/Nm³ nicht BVT entsprächen. Sie waren der Meinung, ein
niedrigerer Schwefelgehalt oder die Anwendung zusätzlicher SO2-Minderungsmaßnahmen sei
BVT.
• Wärmerückgewinnung aus dem Abgas durch
- Vorwärmendes Einsatzmaterials
- Regenerativ- oder Rekuperativbrennersysteme
- Abhitzekessel oder Verdampfungskühlung der
Gleitschienen (wenn Dampf benötigt wird)
Mit regenerativen Brennern können Energieeinsparungen von 40 - 50 % mit gemeldeten NOx-
Minderungspotentialen von bis zu 50 % erzielt werden. Die Energieeinsparungen mit
rekuperativen Brennern liegen bei 25 % mit gemeldeten NOx-Minderungen von etwa 30 % (50 %
in Kombination mit NOx-armen Brennern).
• NOx-arme Brenner der 2. Generation mit verbundenen NOx-Emissionswerten von
250 - 400 mg/Nm³ (3 % O2) ohne Luftvorwärmung und gemeldetem NOx-Minderungspotential
von ca. 65 % im Vergleich zu konventionellen Brennern. Es muss hier angemerkt werden, dass es
wichtig ist, bei der Bestimmung der Wirksamkeit von NOx-Minderungsmaßnahmen das
Augenmerk auch auf die spezifischen Emissionswerte und nicht nur auf die erzielten
Konzentrationen zu richten. In einigen Fällen können die NOx-Konzentrationen höher sein, aber
die NOx-Fracht ist gleich oder sogar geringer. Leider stehen z.Zt. nur begrenzte Daten zu NOx-
Konzentrationen und spezifischen Emissionen zur Verfügung.
226 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 5
Beim An- und Runterfahren sind die Betriebskonditionen in Wärm- und Wärmebehandlungsöfen
nicht stabil, in diesen Phasen können die Emissionswerte ansteigen.
• Begrenzung der Luftvorwärmtemperatur.
Höhere NOx-Konzentrationen können auch bei Öfen auftreten, die mit einer
Verbrennungsluftvorwärmung betrieben werden. Es wurden nur begrenzt Daten zu NOx-
Konzentrationen in Abhängigkeit von der Vorwärmung zur Verfügung gestellt. Die folgenden
Daten aus verfügbaren britischen Berichten 5 geben einen Hinweis auf die NOx-Emissionen, die
mit steigender Luftvorwärmung zu erwarten sind (siehe auch Teil D.2.2):
Luftvorwärmtemperatur [ o C] NOx [mg/Nm³] 6
100 - 200 < 400
300 up to 450
400 up to 600
500 up to 800
700 up to 1500
800 up to 2300
900 up to 3500
1000 up to 5300
Mit steigender Luftvorwärmtemperatur ist ein signifikanter Anstieg der NOx-Konzentrationen
unvermeidlich. Die Begrenzung der Vorwärmtemperatur ist daher eine mögliche NOx-
Minderungsmaßnahme. Die Vorteile eines verminderten Energieverbrauchs und einer Reduktion
von SO2, CO2 und CO müssen gegen den möglichen Anstieg von NOx-Emissionen abgewogen
werden.
Hinsichtlich weiterer NOx-Minderungsmaßnahmen wurden Informationen über die tatsächliche
Anwendung von SCR und SNCR bei Wärmöfen erst sehr spät eingereicht. Es wurde bestätigt, dass in
einer Anlage, eine SCR bei einem Hubbalkenofen in Betrieb ist, mit NOx-Werten unter 320 mg/Nm 3
und einer Reduktionsrate von etwa 80 %. In einer anderen Anlage ist eine SNCR bei einem
Hubbalkenofen in Betrieb, mit erreichten NOx-Werten von 205 mg/Nm 3 (~ 70 % Reduktionsrate) und
172 mg/Nm 3 (~30 % Reduktionsrate) bei einem Ammoniakschlupf von 5 mg/Nm 3 .
Basierend auf diesen Informationen entschieden einige TWG-Mitglieder, diese Techniken seien BVT,
während andere fanden, dass die verfügbaren technischen Details und wirtschaftlichen Betriebsdaten
für eine abschließende Entscheidung, ob SCR und SNCR BVT seien, nicht ausreichten. Die
unterschiedlichen Auffassungen wurden protokolliert.
Des Weiteren werden die folgenden Energieminderungsmaßnahmen als BVT angesehen:
• Verringerung des Wärmeverlustes der Zwischenprodukte durch Minimierung der Lagerzeit und
Isolierung der Brammen/Walzblöcke (Wärmeschutzbox oder Thermoabdeckungen) in
Abhängigkeit von der innerbetrieblichen Produktionsgestaltung.
• Änderung der Logistik und der Zwischenlagerung zur größtmöglichen Steigerung des Anteils des
Warmeinsatzes, der direkten Chargierung oder des direkten Walzens (die Höchstrate hängt von den
Fertigungsprojekten und der Produktqualität ab).
Für Neuanlagen ist endabmessungsnahes Giessen und Dünnbrammengießen, sofern das zu walzende
Produkt mit dieser Technik hergestellt werden kann, BVT. Eine große Anzahl von Qualitäten wird
schon mit dieser Technik hergestellt, und die Entwicklung schreitet fort. Daher sollte die in Kapitel
A.4.1.3.16 wiedergegebene Liste nicht als abschließende Liste gesehen werden.
5 Siehe auch Teil D.2.2, für weiterführende Informationen siehe Referenzliteratur [HMIP-95-003] [ETSU-GIR-45]
6 Grobschätzung da aus Diagramm abgelesen, 3 % Sauerstoffgehalt, trockenes Gas, Standardbedingungen
Stahlverarbeitung 227

Teil A/Kapitel 5
Detektoren zur Positionsbestimmung des Walzgutes werden zur Reduzierung der Wasser- und
Energieverbräuche beim Entzundern als BVT angesehen.
Große Teile der in stranggegossenen Produkten oder in Zwischenprodukten enthaltenen Wärme gehen
während des Transportes und der Lagerung verloren. Eine Reduzierung des unerwünschten
Energieverlustes beim Walzguttransport durch die Installation von Boxen und
Wärmerückgewinnungsöfen für Coils und von Hitzeschilden für zu transportierende Brammen ist
BVT, obwohl ein möglicherweise erhöhtes Risiko für Oberflächenfehler (eingewalzter Zunder) und
mögliche Beschädigungen des Vorbandes durch Wärmeschutzschilde berichtet wurden. Coilboxen
könnten ebenfalls zu einem Anstieg der Oberflächenfehler führen.
Während des Walzens in der Fertigwalzstraße treten diffuse Staubemissionen auf. Zwei Techniken
wurden als BVT zur Reduzierung dieser Emissionen identifiziert:
• Wassereindüsung mit anschließender Abwasseraufbereitung, bei der die Feststoffe (Eisenoxide)
abgeschieden und zur Verwertung des Eisenanteils genutzt werden.
• Absaugeinrichtungen mit Abluftbehandlung mittels Gewebefiltern und Verwertung des
gesammelten Staubes. Die für diesen Prozess gemeldete derzeitige Emissionsbandbreite war 2 – 50
mg/Nm 3 . Unter Berücksichtigung des besseren Endes der Bandbreite und der von TWG-
Mitgliedern vorgelegten Informationen über generell mit Gewebefiltern 7 für Oxide und Staub im
FMP-Sektor erreichbaren Staubwerte wurde ein mit BVT verbundener Wert von < 20 mg/Nm³
vorgeschlagen. Einige Mitgliedstaaten lehnten dies mit der Begründung ab, dass Gewebefilter im
Allgemeinen Werte von unter 5 mg/Nm³ erreichen (ohne Datenmaterial vorzulegen) und dies der
mit BVT verbundene Emissionswert sei. Die TWG konnte keine Einigung erzielen und die
unterschiedlichen Auffassungen wurden protokolliert.
Für Rohrwalzwerke werden Erfassungssysteme für diffuse Emissionen der Walzgerüste und
Gewebefilter nicht als BVT angesehen, weil wegen der geringen Walzgeschwindigkeit die Emissionen
geringer sind.
Für die Reduzierung von diffusen Staubemissionen beim Richten und Schweißen wurden
Absaughauben und anschließende Staubabscheidung in Gewebefiltern als BVT identifiziert. Es gab
keine Daten für die erreichbaren Emissionen beim Richten und Schweißen, jedoch wurde unter
Bezugnahme auf den Wert, der nach Informationen der Industrie generell mit Gewebefiltern erreichbar
ist (siehe oben), ein mit BVT verbundener Wert von < 20 mg/Nm³ vorgeschlagen. Einige
Mitgliedstaaten lehnten dies mit der Begründung ab, dass Gewebefilter im allgemeinen Werte von
unter 5 mg/Nm³ erreichen (ohne Datenmaterial vorzulegen) und dies der mit BVT verbundene
Emissionswert sei. Die TWG konnte keine Einigung erzielen und die unterschiedlichen Auffassungen
wurden protokolliert.
Die besten Betriebs- und Wartungstechniken für Walzendrehereien sind:
• Nutzung wässriger Entfettungssysteme, soweit dies für den erforderlichen Reinheitsgrad aus
technischer Sicht vertretbar ist.
• Falls organische Lösemittel verwendet werden müssen, sind nichtchlorierte Lösemittel zu
bevorzugen.
• Erfassung des Schmierfetts, das von den Lagerzapfen der Walzen entfernt wird, und
ordnungsgemäße Entsorgung, beispielsweise durch Verbrennen.
• Behandlung des Schleifschlamms durch Magnetabscheidung zur Rückgewinnung der
Metallpartikel und deren Wiederverwendung bei der Stahlherstellung.
• Entsorgung der öl- und schmiermittelhaltigen Rückstände von Schleifscheiben, beispielsweise
durch Verbrennen.
7 Wirkungsgrad der Abscheidung 95 – 99 %, Korngröße (> 0,1 µm) > 0,5 µm und Eintrittsstaubgehalt bis zu 500 mg/Nm³;
Staubemissionswerte für Gewebefilter 1 – 20 mg/Nm³ [EUROFER HR].
228 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 5
• Entsorgung der mineralischen Schleifscheibenrückstände bzw. der abgenutzten Schleifscheiben auf
Deponien.
• Behandlung von Kühlflüssigkeiten und Schneidemulsionen zwecks Trennung von Öl und Wasser.
Ordnungsgemäße Entsorgung der ölhaltigen Rückstände, beispielsweise durch Verbrennen.
• Behandlung des beim Kühlen und Entfetten sowie bei der Emulsionstrennung anfallenden
Abwassers in der Wasseraufbereitungsanlage des Warmwalzwerkes.
• Verwertung von Stahl- und Eisendrehspänen bei der Stahlherstellung.
Für die Kühlung (von Maschinen usw.) sind getrennte Kühlwassersysteme in geschlossenen
Kreisläufen BVT.
Beim Warmwalzen entstehen große Mengen an öl- und zunderhaltigem Prozesswasser. BVT ist hier
die Nutzung von geschlossenen Kreisläufen mit einer Rückführungsrate von > 95 % zur Minimierung
des Verbrauchs und der Ableitmenge.
Die Behandlung des Prozesswassers und die Reduzierung der Schadstoffbelastung des Abwassers (wie
in Kapitel A.4.1.12.2 beschrieben) oder durch eine Kombination der Einzelbehandlungsverfahren (wie
in D.10.1 dargestellt) ist BVT. Die folgenden Emissionswerte sind mit BVT verbunden:
SS: < 20 mg/l
Öl: < 5 mg/l (Öl basiert auf Stichprobenmessungen)
Fe: < 10 mg/l
Crges: < 0,2 mg/l (für rostfreien Stahl < 0,5 mg/l)
Ni: < 0,2 mg/l (für rostfreien Stahl < 0,5 mg/l)
Zn: < 2 mg/l
Da das Abwasser und die Schadstoffbelastung im Abwasser von Rohrwalzwerken dem anderer
Warmwalzwerke sehr ähnlich ist, wurde festgehalten, dass dieselben Techniken und verbundenen
BVT-Werte für Rohrwalzwerke gelten.
Die Rückführung des in der Abwasserbehandlung gesammelten Walzzunders in den metallurgischen
Prozess ist BVT. Die Techniken sind in Kapitel A.4.1.13.2 beschrieben. Je nach Ölgehalt kann eine
zusätzliche Behandlung erforderlich sein. Alle ölhaltigen Abfälle/-schlämme sollten
entwässert werden, um eine thermische Verwertung oder sichere Deponierung zu ermöglichen.
Die folgenden für die Gesamtanlage identifizierten Maßnahmen zur Vermeidung der Verunreinigung
von Wasser durch Kohlenwasserstoffe werden als BVT angesehen:
• Regelmäßige vorbeugende Kontrolle und Wartung von Dichtungselementen, Dichtungen, Pumpen
und Rohrleitungen.
• Verwendung moderner Lager und Lagerdichtungen für Arbeits- und Stützwalzen, Einbau von
Leckagemeldern in den Schmierstoffleitungen (z.B. bei Hydrauliklagern). Dies reduziert den
Ölverbrauch um 50 - 70 %.
• Auffangen und Behandlung des Wassers aus der Dränage der verschiedenen Verbraucher
(Hydraulikaggregate), Abtrennung und Verwendung der Ölfraktion (beispielsweise thermische
Verwertung durch Eindüsen in den Hochofen). Weitere Behandlung des abgeschiedenen
Abwassers entweder in der Abwasserbehandlungsanlage oder in Aufbereitungsanlagen mit
Ultrafiltration oder Vakuumverdampfung.
A.5.2 Kaltwalzwerk
Auf der Eintrittsseite der Beizlinie führt das Abhaspeln des warmgewalzten Bandes zu diffusen
Staubemissionen. Für die Reduktion dieser Emissionen wurden zwei Techniken als BVT identifiziert:
Stahlverarbeitung 229

Teil A/Kapitel 5
• Absauganlagen mit Abluftbehandlung mittels Gewebefiltern und Verwertung des gesammelten
Staubs. Es gab keine Daten für die beim Abhaspeln erreichbaren Emissionen, jedoch wurde unter
Bezugnahme auf den Wert, der nach Informationen der Industrie generell mit Gewebefiltern
erreichbar ist (siehe oben), ein mit BVT verbundener Wert von < 20 mg/Nm³ vorgeschlagen.
Einige Mitgliedstaaten lehnten dies mit der Begründung ab, dass Gewebefilter im allgemeinen
Werte von unter 5 mg/Nm³ erreichen (ohne Datenmaterial vorzulegen) und dies der mit BVT
verbundene Emissionswert sei. Die TWG konnte keine Einigung erzielen und die unterschiedlichen
Auffassungen wurden protokolliert.
Um die Umwelteinflüsse durch das Beizen zu reduzieren, sollten die in Kapitel A.4.2.2.1.
beschriebenen generellen Maßnahmen zur Verminderung des Säureverbrauchs und des
Altsäureanfalls, so weit wie möglich angewendet werden und am besten bereits in der Designphase
berücksichtigt werden. Insbesondere die folgenden Maßnahmen sind BVT:
• Vermeidung der Stahlkorrosion durch geeignete(n) Lagerung, Transport, Kühlung usw.
• Mechanisches Vorentzundern, um das Beizerfordernis im Säurebeizbad zu reduzieren. Wenn
mechanisches Vorentzundern angewendet wird, ist BVT eine geschlossene Entzunderungskammer,
die mit Absaugung und Gewebefilter ausgestattet ist. Für Strahlanlagen wurden Emissionswerte
von < 1 mg/Nm³, 2,6 mg/Nm³ und 4,5 mg/Nm³ erzielt. [FIN 28.3]
• Einsatz des elektrolytischen Vorbeizens.
• Einsatz moderner, optimierter Beizeinrichtungen (Spitzbeizen oder Beizen mit intensiver
Badbewegung anstelle von Tauchbeizen).
• Filtration und Recycling der Beizlösungen zur Verlängerung der Nutzungsdauer.
• Einsatz von Ionenaustauschverfahren oder Elektrodialyse (für Mischsäure) oder eine andere
Methode zur Rückgewinnung von freier Säure (wie in Kapitel D.6.9 beschrieben) zur
Regenerierung des Beizbades im Teilstrom.
BVT für HCl-Beizen ist:
• Verwertung verbrauchter HCl-Beizen.
oder
• Regenerierung der verbrauchten HCl-Beizen durch Sprühröst- oder Wirbelschichtverfahren (oder
ein anderes äquivalentes Verfahren) unter Wiederverwendung der regenerierten Säure im
Beizprozess. Je nach lokalen Gegebenheiten, können hohe Säureverbräuche und große Mengen
von Altsäure und die finanziellen Einsparungen, die sich i.d.R. durch eine Regeneration ergeben,
die Investition in eine Säureregenerierung rechtfertigen. Die Säureregenerieranlage muss mit
einem Abgaswaschsystem zur Reduktion der Emissionen, speziell Säureemissionen, ausgestattet
werden (wie in Kapitel 4 beschrieben). Erreichbare Reduktionsraten von > 98 % wurden
berichtet. Einige Quellen berichteten durch alkalische Wäscher erzielte HCl-Konzentrationswerte
von < 2 mg/Nm³. Die TWG einigte sich auf die folgenden mit der Säureregeneration
(Abgasreinigung durch Wäscher oder Adsorptionskolonnen) verbundenen Emissionswerte:
Staub 20 -50 mg/Nm³
HCl 2 – 30 mg/Nm³
SO2 50 - 100 mg/Nm³
CO 150 mg/Nm³
CO2 180000 mg/Nm³
NO2 300 - 370 mg/Nm³
Das gewonnene Nebenprodukt Fe2O3 ist ein vermarktbares Produkt und wird extern wieder
verwertet.
Für den H2SO4-Beizprozess wird die Rückgewinnung der ungebundenen Säure durch Kühl-
Kristallisation als BVT angesehen. Die Rückgewinnungsanlagen müssen mit Abluftwäschern
ausgerüstet werden. Die mit dieser Technik verbundenen Emissionswerte sind:
H2SO4 5 - 10 mg/Nm³
SO2 8 - 20 mg/Nm³.
230 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 5
Für das Beizen mit Mischsäuren ist die Rückgewinnung der freien Säure (durch Ionenaustausch- oder
Dialyseverfahren im Teilstrom) oder die Säureregeneration durch Sprühröst- oder
Eindampfungsverfahren BVT. Während die Rückgewinnung der freien Säure nahezu bei allen
Anlagen angewendet werden kann, ist die Anwendung von Säureregenerierverfahren aus
anlagenspezifischen Gründen begrenzt. Die mit BVT verbundenen Emissionen sind:
Sprührösten Eindampfung Rückgewinnung von
freier Säure
Staub < 10 mg/Nm³ keine
HF 95 %)
Beim Beizen von rostfreiem Stahl mittels Mischsäure ist zusätzlich zu der geschlossenern
Anlagenbauweise bzw. den Abzugshauben und Wäschern noch eine weitere NOx-Reduktion
erforderlich. Die folgenden Techniken werden als BVT angesehen:
• Waschen mit H2O2, Harnstoff usw..
oder
• Unterdrückung der NOx-Bildung durch Zugabe von H2O2 oder Harnstoff zum Beizbad.
oder
• SCR.
Emissionswerte von 200 - 650 mg/Nm³ für NOx (Reduktion 75 - 85 %) und 2 – 7 mg/Nm³ für HF
(Reduktion 70 - 80 %) sind mit diesen Techniken verbunden. Einige Quellen berichteten erreichbare
Emissionswerte von < 2 mg/Nm³ für HF, allerdings wurde der Umstand berücksichtigt, dass es
insbesondere im Bereich geringer Konzentrationen Probleme mit der Messbarkeit von HF gibt. Daher
wurden die mit BVT verbundenen Emissionen wie oben angegeben gewählt.
Stahlverarbeitung 231

Teil A/Kapitel 5
Alternativ wird die Anwendung von salpeterfreien Beizbädern (z.B. auf H2O2-Basis) in gekapselten
Anlagen oder Anlagen, die mit Abzugshauben ausgerüstet sind, und Abgaswäsche als BVT
angesehen. Allerdings ist diese Technik nicht in allen Fällen anwendbar.
Das direkte Einblasen von Dampf in die Säure zum Erwärmen der Säure ist nicht BVT, da es zu
unnötiger Verdünnung der Säure führt. BVT ist die indirekte Erwärmung durch Wärmetauscher oder,
falls für die Wärmetauscher Dampf extra erzeugt werden muss, durch Tauchbrenner.
Die folgenden Maßnahmen wurden als BVT zur Minimierung des sauren Abwassers identifiziert:
• Kaskadenspülsysteme mit Wiederverwendung des Überlaufs (beispielsweise in Beizbädern oder
Abgaswäschern).
• Sorgfältige Einstellung und Abstimmung des aus Beizprozess, Säureregeneration und Spülung
bestehenden Systems. Einige Quellen berichteten von der Möglichkeit eines abwasserfreien
Betriebes.
• In den Fällen, in denen der Anfall von säurehaltigem Abwasser nicht verhindert werden kann, ist
eine Behandlung (Neutralisation, Flockung usw.) erforderlich. Die verbundenen Ablaufwerte der
Abwasserbehandlung sind:
SS: < 20 mg/l
Öl: < 5 mg/l (Öl basiert auf Stichprobenmessungen)
Fe: < 10 mg/l
Crges:< 0,2 mg/l (für rostfreien Stahl < 0,5 mg/l)
Ni: < 0,2 mg/l (für rostfreien Stahl < 0,5 mg/l)
Zn: < 2 mg/l
Die TWG war sich einig, dass es in Ausnahmefällen bei rostfreiem Stahl nicht möglich ist, bei Crges
und Ni unter 0,5 mg/l zu bleiben.
Bei Emulsionssystemen werden die folgenden Techniken als BVT angesehen:
• Vermeidung des Eintrags von Verunreinigungen durch regelmäßige Kontrolle von Dichtungen,
Rohrleitungen und Kontrolle auf Leckagen.
• Kontinuierliche Überwachung der Emulsionsqualität.
• Einsatz von Emulsionskreisläufen mit Reinigung der Emulsion zur Verlängerung der
Nutzungsdauer.
• Behandlung der verbrauchten Emulsionen, beispielsweise durch Ultrafiltration oder elektrolytische
Spaltung zur Abtrennung des Öls.
Beim Walzen und Anlassen können diffuse Emulsionsdämpfe auftreten. Die besten zur Verfügung
stehenden Techniken zur Erfassung und Reduktion dieser Emissionen sind Absaugeinrichtungen mit
Abluftbehandlung durch Nebel-/Tropfenabscheider. Reduktionsraten von > 90 % und Emissionswerte
für Kohlenwasserstoffe von 5 - 15 mg/Nm³ sind hiermit verbunden.
Für Anlagen, die eine Entfettung betreiben, sind die folgenden Techniken als BVT anzusehen:
• Reinigung in geschlossenen Kreisläufen unter Wiederverwendung der Entfettungsmittel. Geeignete
Reinigungsmaßnahmen sind mechanische Verfahren und Membranfiltration, wie in Kapitel A.4.
beschrieben.
• Behandlung der verbrauchten Entfettungsbäder durch elektrolytische Emulsionsspaltung oder
Ultrafiltration zur Senkung des Ölgehalts. Die abgetrennte Ölfraktion sollte wieder verwendet
werden, z.B. thermisch; die abgetrennte Wasserphase erfordert vor dem Ableiten eine Behandlung
(Neutralisation usw.).
232 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 5
• Absaugsysteme zur Erfassung der Dämpfe aus der Entfettung und Reinigung der abgesaugten Luft.
Die wesentlichen Umweltaspekte bei Glühöfen sind die Luftemissionen aus dem
Verbrennungsprozess und die Energieeffizienz. Die besten verfügbaren Techniken zur Reduzierung
der Emissionen von kontinuierlichen Glühöfen sind NOx-arme Brenner mit Reduktionsraten von 60 %
für NOx (und 87 % für CO) und mit BVT verbundenen Emissionswerten von 250 – 400 mg/Nm³
(ohne Luftvorwärmung, 3 % O2). Für Haubenglühöfen liegen die NOx-Emissionen ohne die
Anwendung NOx-armer Brenner und ohne Luftvorwärmung im Bereich 150 – 380 mg/Nm³ (3 % O2).
Generell ist mit den folgenden Emissionswerten bei Glühöfen zu rechnen:
Haubenglühöfen Kontinuierliche Glühöfen
Staub 5 - 10 10 - 20 mg/Nm³.
SO2 60 - 100 50 - 100 mg/Nm³.
NOx 150 - 380 250 - 400 mg/Nm³.
CO 40 - 100 50 - 120 mg/Nm³.
CO2 200.000 – 220.000 180.000 – 250.000 mg/Nm³.
Sauerstoffbasis 3 %
Die besten verfügbaren Techniken zur Steigerung der Energieeffizienz sind:
• Vorwärmen der Verbrennungsluft durch Regenerativ- oder Rekuperativbrenner.
Höhere NOx-Konzentrationen können bei Glühöfen, die mit einer Verbrennungsluftvorwärmung
betrieben werden, auftreten. Es wurden keine Daten zu NOx-Konzentrationen in Abhängigkeit von
der Vorwärmung zur Verfügung gestellt, aber die Daten, die für Wärmöfen aufgeführt werden,
können als Anhaltspunkt dienen. Eine Begrenzung der Vorwärmtemperatur ist eine mögliche NOx-
Minderungsmaßnahme. Allerdings müssen die Vorteile eines verminderten Energieverbrauchs und
der Reduktion von SO2, CO2 und CO gegen den möglichen Anstieg von NOx-Emissionen
abgewogen werden.
oder
• Vorwärmen des Einsatzgutes durch Nutzung der Abgaswärme.
Bei der Fertigbearbeitung kann das Stahlband zum Schutz vor Korrosion eingeölt werden, dies kann
zu Ölnebeln führen. Die besten Techniken zur Reduktion dieser Emissionen sind:
• Abzugshauben mit anschließenden Tröpfchenabscheidern und/oder Elektrofiltern. Die vorgelegten
Daten einer Anlage zeigten durch Einsatz eines Tröpfchenabscheiders und eines elektrostatischen
Filters erreichbaren Öltröpfchen- Konzentrationen von 3,0 mg/Nm 3 .
oder
• Elektrostatisches Ölen.
Andere Fertigbearbeitungsschritte wie Egalisieren und Schweissen, erzeugen diffuse
Staubemissionen. BVT zur Reduktion dieser Emissionen sind Abzugshauben mit Staubabscheidung
durch Gewebefilter. Die verfügbaren Emissionsdaten einer Anlage lagen bei 7 – 39 mg/Nm³; die
Daten einer anderen – nur zeitweise betriebenen – Anlage lagen im Bereich 5 – 30 mg/Nm³. Unter
Berücksichtigung des besseren Endes der Bandbreite und der von TWG-Mitgliedern vorgelegten
Informationen über generell mit Gewebefiltern 8 für Oxide und Staub im FMP-Sektor erreichbaren
Staubwerte wurde ein mit BVT verbundener Wert von < 20 mg/Nm³ vorgeschlagen. Einige
Mitgliedstaaten lehnten dies mit der Begründung ab, dass Gewebefilter im Allgemeinen Werte von
unter 5 mg/Nm³ erreichen (ohne Datenmaterial vorzulegen) und dies der mit BVT verbundene
Emissionswert sei. Die TWG konnte keine Einigung erzielen und die unterschiedlichen Auffassungen
wurden protokolliert.
8 Wirkungsgrad der Abscheidung 95 – 99 %, Korngröße (> 0,1 µm) > 0,5 µm und Eintrittsstaubgehalt bis zu 500 mg/Nm³;
Staubemissionswerte für Gewebefilter 1 – 20 mg/Nm³ [EUROFER HR].
Stahlverarbeitung 233

Teil A/Kapitel 5
Für die Kühlung (von Maschinen usw.) sind getrennte Kühlwassersysteme in geschlossenen
Kreisläufen BVT.
Für Walzendrehereien in Kaltwalzwerken werden dieselben Techniken wie in Warmwalzwerken als
BVT angesehen.
Hinsichtlich der metallischen Nebenprodukte ist die Erfassung des beim Schneiden anfallenden
Schrotts sowie der Bandanfänge und -enden und deren Rückführung in den metallurgischen Prozess
BVT.
A.5.3 Drahtzieherei
Das Beizen, insbesondere wenn konzentrierte oder erwärmte Säure verwendet wird, führt zur
Emission von Säuredämpfen. Techniken zur Reduzierung der Emissionen hängen von der
verwendeten Säure und von der Art, wie gebeizt wird (kontinuierlich oder diskontinuierlich) ab. Auf
das diskontinuierliche Beizen, das normalerweise zur Bearbeitung von Walzdraht eingesetzt wird,
wird im Folgenden näher eingegangen. Kontinuierliches Beizen von Draht wird typischerweise mit
anderen Prozessen (wie Feuerverzinken von Draht) durchgeführt. Siehe B.5.4.
Für bundweises Beizen werden die folgenden Techniken als BVT angesehen:
• HCl-Beizen: Genaue Überwachung der Badparameter Temperatur und Konzentration sowie
Fahrweise innerhalb der in Teil D/Kapitel D.6.1 ‘Fahrweise offener Beizbäder’ genannten Grenzen.
Ist ein Betrieb gemäß den Bedingungen in D.6.1 nicht möglich, so sind Absaugung und
Abgaswäsche als BVT angesehen.
• Bei Beizbädern mit starker Dampfemission, beispielsweise Bäder mit erwärmter oder
konzentrierter HCl, wird der Einbau von Seitenabsaugungen und eventuell Abluftbehandlung
sowohl für Neu- als auch Altanlagen als BVT angesehen. Die mit BVT verbundenen Werte
betragen 2 – 30 mg/Nm³.
Zur Reduzierung des Säureverbrauchs, der sauren Abfälle und des Abwassers sind die folgenden
Techniken als BVT angesehen:
• Kaskadenbeizen (Kapazität >15.000 t Walzdraht pro Jahr). Bei kleinen Anlagen sind die
Investitionen für einen zweiten Beiztank, Rohrleitungen und Prozesskontrolleinrichtungen nicht
gerechtfertigt.
oder
• Rückgewinnung der freien Säure und deren Wiederverwendung in der Beizanlage.
• Externe Regeneration der verbrauchten Säure. Eine betriebsinterne Regenerierung von verbrauchter
Säure, wie sie für Warm- und Kaltwalzwerke als BVT angesehen wird (siehe Sektion A.5.2), ist für
Drahtbeizanlagen nicht durchführbar. Diese Regenerieranlagen erfordern einen gewissen Durchsatz
an verbrauchter Säure, um ökonomisch zu sein. Die beim Beizen von Draht anfallenden Mengen
liegen weit unterhalb der für einen wirtschaftlichen Betrieb notwendigen Mengen.
• Verwertung der verbrauchten Säure als Sekundärrohstoff.
• Entzundern ohne Säure, beispielsweise durch Sandstrahlen, wenn die qualitativen Anforderungen
dies zulassen.
• Gegenstrom-Kaskadenspülen [CET-BAT]
Zur Reduzierung der diffusen Seifenstaubemissionen beim Trockenzug wird die Kapselung der
Ziehmaschine (und ggf. der Anschluss an einen Filter oder eine ähnliche Vorrichtung) für alle neuen
Maschinen mit einer Ziehgeschwindigkeit ≥ 4 m/s angesehen.
234 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 5
Bei einigen Drahtziehmaschinen, bei denen die Ziehgeschwindigkeit begrenzt ist (< 4 m/s), ist die
Ausbreitung von Ziehmittelstaub auch ohne Abdeckung begrenzt. In diesen Fällen ist die
Verbesserung für die Umwelt durch zusätzliche Hauben oder Abdeckungen nur gering. Es handelt sich
bei diesen Ziehmaschinen um Anlagen mit nur einem Ziehkopf und Mehrfach-Ziehmaschinen, die mit
anderen Prozessen gekoppelt sind.
Eine Nachrüstung von bestehenden Anlagen mit Abdeckungen, die eine akzeptable Stauberfassung
aufweisen und gleichzeitig einen effizienten Betrieb und eine effiziente Wartung der Maschine
erlauben, ist aus Gründen der Maschinenauslegung technisch nicht möglich.
Für die Schmiermittel beim Nasszug gelten die folgenden Techniken als BVT:
• Reinigung und erneute Nutzung des Ziehschmiermittels.
• Behandlung der verbrauchten Emulsion zur Verringerung des Ölgehalts im Abwasser und/oder
Verringerung des Abfallvolumens, beispielsweise durch chemische oder elektrolytische
Emulsionsspaltung sowie Ultrafiltration
• Behandlung der Abwasserfraktion.
Der Verzicht auf eine Durchlaufkühlung wird als BVT angesehen. Die besten zur Verfügung
stehenden Techniken zur Reduzierung des Kühlwasserverbrauchs bei Trocken- und Nasszug sind
geschlossene Kühlkreisläufe.
Verbrennen des zum Ausblasen genutzten Schutzgases ist BVT für alle diskontinuierliche Glühöfen,
kontinuierliche Glühöfen für rostfreien Stahl und Öfen, die für Ölhärten und Anlassen
eingesetzt werden.
Beim kontinuierlichen Glühen und Patentieren von niedriggekohltem Draht sind die folgenden
Techniken BVT:
• Gute betriebsinterne Maßnahmen, wie in Kapitel A.4.3.7 für das Bleibad beschrieben, mit
verbundenen Emissionswerten von Pb < 5 mg/Nm³, CO < 100 mg/Nm³ und Corg. < 50 mg/Nm³.
• Getrennte, vor Regen und Wind geschützte Lagerung Pb-haltiger Abfälle.
• Verwertung Pb-haltiger Abfälle in der Nichteisen-Metallindustrie.
• Betrieb des Abschreckbades im geschlossenen Kreislauf.
Beim Ölhärten wird die Absaugung der Ölnebel der Abschreckbäder und ggf. Abscheidung des Öls als
BVT angesehen.
Stahlverarbeitung 235

Part A/Chapter 6
A.6 EMERGING TECHNIQUES FOR HOT AND COLD
FORMING
A.6.1 Hot Rolling Mill
A.6.1.1 Scarfing and Grinding
Stainless Steel
• Increased power for grinding machines (speeding up the process and therefore reducing
emission/t steel processed).
• In line installations within the casting plant to reduce energy consumption by grinding when
hot charging [HR].
A.6.1.2 Reheating Furnace
A.6.1.2.1 Flameless Burner
The “flameless burner” or “diffused flame” is the most recent development. In this burner
type the burner only provides the air supply. The gas is supplied via separate inlets in the
furnace. Maximum recirculation of the flue gases is achieved.
A NOx emission level of approximately 100 mg/Nm³ could be realised. Until now no industrial
realisation of the flameless burner exists in a reheating furnace. Combustion control may be a
problem. [HR]
A.6.1.2.2 Ultra Low-NOx Burner
In the ultra low-NOx burners a high gas flow is achieved. The complete mixing of the fuel and
the combustion air (and the flue gases) takes place in the furnace, which has the effect that there
is no anchoring of the flame to the burner. As a result this type of burners can only be used at
furnace temperatures beyond the spontaneous ignition temperature of the fuel/air mixture.
NOx levels of 100 - 200 mg/Nm³ can be achieved. The NOx levels are less dependent of the air
preheat temperature. [HR]
A.6.1.2.3 Water Injection
The objective of diluent addition as a means of NOx control is to ensure that temperatures are
reduced significantly in the pollutant forming regions so as to lmit formation by the thermal
mechanism. In principle, various species can be employed as diluents depending on their
availability. In practice, water injection is the most viable diluent for reheating and heat
treatment furnaces. The quality of water required for use on reheating furnaces is very much
lower than that needed for NOx reduction on gas turbines. Steam or nitrogen may be available
at some sites but these are likely to be more expensive than water in terms of additional capital
costs and less effective in terms of the required diluent/fuel mass ratio.
Ferrous Metals Processing Industry 237

Part A/Chapter 6
The most effective method of water injection is usually one in which the water is mixed with
the fuel immediately prior to combustion; this being more easily engineered and better able to
achieve uniform flame temperatures than methods which seek to dilute the air supply.
A system which limits NOx formation by using water injection to limit peak flame temperatures
in regenerative burners has been described by Wills and Volgt (1993). In this arrangement,
water and air are supplied through the centre of the fuel gas inlet pipe, which is concentric with
the hot combustion air supply from the regenerator. A 'two fluid' atomiser sprays fine water
droplets into the gas before the end of the supply pipe, and shortly after the combustion of the
gas/water mist/hot air mixture is initiated and then stabilised.
At least one burner manufacturer (Stordy Combustion Engineering, 1994) would offer water
injection as a NOx control technique, and there may well be other suppliers.
Data on the performance of water injection systems on laboratory test rigs for natural gas and
BFG/COG showed reductions up to 60 – 80 %.
In principle, diluent injection could be widely applicable as a retrofit method provided intimate
mixing of diluent and either fuel or combustion air is possible. At present, information on the
application of diluent injection seems confined to short duration experiments on test rigs.
It is possible that flame stability win be reduced, as will flame thrust. The increase in water
vapour content of the combustion products could affect scaling of steel being heated.
There will be additional capital costs over and above those of the basic burner. These will
certainly include pipework, pumps, injectors and a Water injection control system. Depending
on the source of water, there may be a requirement for treatment plant and storage. For other
diluents there will be similar requirements for pipework and controls.
A.6.1.2.4 Shell de-NOx Process
Description: SCR with catalyst operation at lower temperatures 120 ºC [Com NL].
A.6.1.2.5 Regenerative Active Coal Process
No information submitted.
A.6.1.2.6 Degussa H2O2 Process
No information submitted.
A.6.1.2.7 Bio–de-NOx Process
No information submitted.
A.6.1.3 Descaling
A.6.1.3.1 Rotor Descaling
Instead of descaling headers (rings) equipped with nozzles, rotary heads equipped with 1 to 2
nozzles are used. Due to the rotation of the head, combined with the advance movement of the
rolling stock, a good cleaning effect is achieved with low water volumes. However, this method
is up to now more or less only as test installation available and not really proved in practical
operation.
238 Ferrous Metals Processing Industry

Main achieved environmental benefits:
• Reduced water consumption.
• Reduced energy consumption.
Applicability:
• Roughing, finishing and plate mills.
• New and existing hot rolling mills for flat products.
Installations:
Boehler Edelstahl (97?)
Huta Bailden, Polen (98?)
A.6.1.4 Hot Rolling and Water Treatment
A.6.1.4.1 Endless Rolling
Part A/Chapter 6
The hot strip production of gauges ≤ 1.0 mm by means of the conventional rolling mill concepts
will be difficult. The final rolling speeds which are necessary to ensure the desired final rolling
temperature increases by the decrease of final strip thickness and that by a decrease of the
allowable transport speed on the run out table.
One procedure to overcome these problems is the so called „endless rolling“ where the transfer
bars are welded together before they enter the finishing train in order to form an endless strip
and divided to desired specific coil weight after the finishing mill. [HR]
This process has been implemented in one plant in Japan. It has the potential to increase the
overall productivity of the mill, to reduce yield losses and improve the steel quality leading to
an overall reduction in specific energy use. The implementation of endless rolling requires
particular care in order to join the bars properly in an economic manner. Also the control
systems need to be adapted to new tasks, as mill idle times for pre-setting are no longer
provided. Figure A.6-1 shows a diagrammatic view of the endless hot rolling process at
Kawasaki Steel Chiba Works. [DFIU-99]
High speed furnace
Carriage speed: 2 m/min
Extractor: 40 sec/cycle
R1
Fine control mill placing
Rougher rolling harmonized
with finisher rolling time
Coil box
Continuous bar supply
Recoiling min. pitch: 40 sec.
Sheet bar joining machine
Induction heating and upset joining
Self driving with sheet bar carriage
R2 R3 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
Deburring machine
Rotary cutter type
Figure A.6-1: Diagrammatic view of the endless hot strip rolling process
High speed strip shear
Flying type shear
Cut speed: max. 1150 m/min
High speed down coiler
High speed winding
High speed coiler changing
Reported benefits at the plant mentioned have been an increase in strip quality (slight thickness
change over the entire length of strip, a slight width change over the entire length of strip:
± 3 - 6 mm, little coiling temperature fluctuation over the entire length of strip: deviation
± 15 - 30 °C), an increase in productivity (increase 20 %, decrease in unexpected roll change
Ferrous Metals Processing Industry 239
Endless.ds4

Part A/Chapter 6
time of 90 %) and an increase in yield (decrease in shape rejects from head and tail end of 80 %
and decrease in surface defects due to pincher marks of 90 %).[DFIU-99]
A.6.1.4.2 Strip Casting Procedure
Over the last years several companies have been working on the development of technologies
for strip casting. While thin slab casting and directly connected rolling technologies are
basically an improvement of the conventional rolling technology, the direct strip casting is anew
technology. By direct casting of strip, which can be subsequently cold rolled, the process chain
from liquid steel to the final product can be shortened substantially. Table A.6.1 lists a
comparison of characteristic parameters for the slab casting, thin slab casting and strip casting
process.
Technology Continuous casting Thin slab casting Strip casting
Product thickness 150 - 300mm 20 - 60mm 2 - 4mm
Solidification time >600s about 60s 10m >5m 5000kg about 800kg

5,5 m/min
8,3 m/min
Squeezing
Mould
Descaling
Pressing
Induction furnace
Mill stand
Figure A.6-3: Casting Pressing Rolling (CPR) pilot plant
[DFIU-99]
Cooling line
Coiler
20,5 m/min CPRplant.ds4
Part A/Chapter 6
Typ 1 Stand 2 Thickness Width Year of Remarks
[mm] [mm] Start
BHP, Mulgrave, Aus
R/B HM 1 - 2 160 1995
BHP, IHI, Port Kembla, AUS 2-R Pilot 2
1900
Voest Alpine, Linz, A 1½-R HM 1.15 330 1986 slanted &
vertical
CRNC-IMI, Boucherville, CAN 2-2 HM 3
100 1990 horizontal
CRNC-Projet Bessemer, 2-R HM 2-5 200 (steel) feeding
Boucherville, CAN
1992 vertical
feeding
Shanghai Metal
2-R HM
Research Inst. Shanghai, CHN
Clecim, Le Creusol, F
1½-R HM 12 200 1968-1974 stopped
IRSID, Maizières, F
2-R HM 2-5 200
IRSID, Maizières, F
1-R HM 0.2
2.5
200
Myosotis, lsbergues, F
2-6 865
ZFW, Dresden, D
2-R HM 0.15-2 30-110
stopped
Thyssen, Oberhausen, D 1-R HM 0.10-0.30 270
RWTH/Thyssen, Aachen, D 2-R HM 0.3-2.5 150
Max Planck, Düsseldorf, D 2-R HM 13 110
Krupp Stahl, Siegen, D 1½-R HM
stopped
Krupp Stahl, Unna, D
1½-R In-pilot 1.5-4.5 700-1050
stopped
Clausthal Uni. Clausthal, D
CSM, Rome, I
CSM, Terni, I
B
2-R
2-R
HM
HM
Pilot
Table A.6.2: Development projects in strip casting
[Jahrbuch Stahl 1996]
5-10
3-25
2-5
150-300
150
400
750-800
1989-1995
Ferrous Metals Processing Industry 241

Part A/Chapter 6
NSC/MHI, Kawasaki, JAP
NSC/MHI, Hikari, JAP
Kawasaki, Chiba, JAP
Kawasaki, Chiba, JAP
Kobe, Kakogawa, JAP
Nippon Metal, Sagamihara, JAP
Nippon, Naoetsu, JAP
Stainless Nippon Yakin,
Kawasaki, JAP
Nisshin + Hitachi, Yamaguchi,
JAP
Nisshin + Hitachi, Hitachi, JAP
Nisshin + Hitachi, Hitachi, JAP
Pacific Metals, Hachinoe, JAP
Pacific Metals, Hachinoe, JAP
Waseda Uni.,Tokyo, JAP
POSCO RIST Davy, Pohang,
KOR
POSCO RIST, Davy, Pohang,
KOR
Inst. of Ind. Sc. & Techn.
Pohang, KOR
VNIIMETMACH, Moscow,
RUS
MEFOS, Lulea, S
ASEA-Royal Institute,
Stockholm, S
British Steel, Teesside, UK
BS-Avesta, Sheffield, Teesside,
UK
British Steel, Teesside, UK
Consortium
USA
3)
, Bethelehem,
ARMCO-Westinghouse,
Middletown, USA
National-Batelle, Columbus,
USA
Allegheny/VA, Breckenridge,
Lockport, USA
2-R
2-R
2-R
2-R
2-R
1½-R
1-R
2-R
2-R
2-R
2-R
2-R
2-R
2-R
2-R
HM
In-Pilot
HM
Pilot
HM
HM
HM
Pilot
HM
HM
HM
Pilot
HM
HM
0.5-3
1.5-6
0.2/0.8
1-3
1.5/5
242 Ferrous Metals Processing Industry
1-4
1-2.5
0.8/5
2.1
2.3
2-7
2-6
100
1330
250-500
100
300
650
600
300
600
80
200
1050
350
2-R Pilot 3
1050-
1300
2-R HM 1-5
250-350
2-R 0.1-0.35 150
6
2-R
2 R
2 R
2 R
2-R
1-R
1-R
1-R
Pilot
HM
HM
Pilot
Indust.
pilot
HM
HM
HM
Pilot
5-10 450
(900)
1-3
2.3-5.5
2-7
0.5-2
0.5-0.8
1.25-1.75
1-3
Table A.6-2 cont.: Development projects in strip casting
[Jahrbuch Stahl 1996]
76
400
1550
300
75
(25 µm)-
1.75
660-1220
1994
1991
1986
1990
under
study
1982

A.6.1.4.3 By-product Recycling
Technologies for Recycling without Deoiling
Part A/Chapter 6
Blast furnace injection
Process steps:
Sludge and scale dewatering (drying) at low temperatures, thus the hydrocarbons remain in the
dried substance.
Adding of granulators to bring the mixture into a friable condition.
BF injection via special designed equipment. Oily sludges can also be injected in liquid form.
Deoiling Techniques
Thermocon process (Thermal physical Process for deoiling *)
Oily sludges are batchwise (40 - 45 t/charge) processed.
The materials are charged into a special container and heated up to approx. 130 °C.
The actually chemical-physical effect utilized, is steam distillation.
Steam including water and hydrocarbons sucked from the container is heated up to approx.
500 °C and afterwards burned by approx. 1000 °C.
CED - process (Chemnitzer Entsorgungsdienst) (*)
The process is based on the thermal deoiling principle.
Contrary to the thermocon method, CED is a continuous process.
The scale is transported through heated pipes by means of screws.
Moistness with oil is distilled and afterwards condensed.
DCR - process (Dispersion by Chemical Reaction) (*)
Scale with liquid additive and the DCR reagent (e.g. quicklime) is homogenised within a
mixing apparatus. The hydrocarbons are bounded by the generated Ca(OH)2. Pulverised oil is
separated from the ferrous material via combined sieving and sorting device.
TRF process (Tubular-Rotor Filter) (*)
Cleaning of the oily scale in a washing device by a water-tenside-emulsion.
The waste washing water is cleaned from tenside- / oilmixture by using the so called Tubular-
Rotorfilter.
The fractionated oil is thermal utilized.
HD - process (High pressure method) (*)
Scale is cleaned from oil by shooting a water scale mixture under high pressure (approx.
150 - 180 bar) and from a short distance (200 - 400 mm) onto a baffle plate.
Ferrous Metals Processing Industry 243

A.6.2 Cold Rolling Mill
A.6.2.1 Pickling
A.6.2.1.1 Hydro-abrasive Pre-descaling (Ishi Clean)
Part A/Chapter 6
Iron containing sludge is mixed with a circulating high pressure water jet and is sprayed onto
the strip surface to remove the scale.
A.6.2.1.2 Pre-descaling by Ferromagnetic Abrasive
Splintered, ferromagnetic abrasive material is aligned by a magnetic field and is mechanically
pressed onto the strip surface.
Ferrous Metals Processing Industry 245

Part A/Chapter 6
A.6.3 Wire Plant
Acid regeneration process such as electrodialysis / bipolar membrane technology are under
development or being tested. This technology which converts all acid again to free acid and
metals to hydroxides is much too young / not proven / too expensive
From analogy with more traditional membrane processes, a short membrane life is expected.
246 Ferrous Metals Processing Industry

- Keine autorisierte Übersetzung -
(Übersetzung der Europäischen Kommission)
A.7 ABSCHIESSENDE BEMERKUNGEN
Teil A/Kapitel 7
Die folgenden Schlussfolgerungen und Empfehlungen betreffen den zeitlichen Ablauf der
Untersuchungen, die Informationsquellen, die Verfügbarkeit und Qualität der Daten, den Konsens
unter den Sachverständigen der technischen Arbeitsgruppe und Empfehlungen für die künftige Arbeit.
Zeitlicher Ablauf der Arbeiten
Die Erarbeitung des vorliegenden BREF-Dokuments nahm etwa zweieinhalb Jahre in Anspruch. Die
wichtigsten Schritte waren dabei folgende:
• Erstes Treffen der technischen Arbeitsgruppe (Kick-off-Meeting) 11. – 12.12.97
• Vorlage sachbezogener Informationen und Daten durch die
technische Arbeitsgruppe: für die Kapitel 2 Februar – Oktober 1998
für die Kapitel 3 April – Oktober 1998
für die Kapitel 4 Juli – Oktober 1998
• Erster Entwurf Dezember 1998
• Erste Konsultationsrunde 16.12.98 – 12.2.99
• Auswertung der Bemerkungen und Überarbeitung des
Entwurfs: Mai – Juli 1999
(Beantwortung der Bemerkungen, Klarstellungen und
Bitte um zusätzliche Informationen)
• Einreichung fehlender Informationen/Daten: September-November 1999
• Zweiter Entwurf Dezember 1999
• Zweite Konsultationsrunde 17.12.99 - 17.02.00
• Zweites Treffen der technischen Arbeitsgruppe 22.- 24.03.00
• Vorlagen zu strittigen Fragen, die beim 2. Treffen
der technischen Arbeitsgruppe angeschnitten wurden: 28.03.00 – 19.07.00
• Konsultation zu ‘neuen’ Kapiteln (überarbeitete Kapitel 5, 21.07.00 – 18.08.00
Kapitel 7 Abschließende Bemerkungen und
Empfehlungen, Zusammenfassung Kapitel 4: SCR und SNCR)
• Endgültiger Entwurf
Informationsquellen
Insgesamt wurden 65 Berichte zu den verschiedenen Problemfeldern des Stahl verarbeitenden Sektors
eingereicht. Diese Berichte enthalten sehr unterschiedliche Arten von Informationen (statistische
Daten, Beschreibung von Herstellungstechnologien, Informationen zu bestimmten
Umweltschutzmaßnahmen, darunter Fallstudien und Emissions-/Verbrauchsdaten). Bei ihrer
Erarbeitung ging man von verschiedenen Standpunkten aus; die Mehrzahl von ihnen konzentriert sich
nur auf einen Aspekt oder ein Medium, nur wenige behandeln alle umweltrelevanten Aspekte.
Von der Industrie zusammengestellte Unterarbeitsgruppen für Warmwalzen, Kaltwalzen und
kontinuierliches Beschichten sowie die Europäische Vereinigung für Stückverzinkung (EGGA)
brachten während der Arbeit am BREF-Dokument zur Stahlverarbeitung Berichte und Papiere über
ihre Sektoren ein, in denen die eingesetzten Herstellungsverfahren und einige umweltrelevante
Maßnahmen behandelt wurden. Deutschland legte einen Bericht über “Beste verfügbare Techniken in
der deutschen Stahl verarbeitenden Industrie” vor.
Stahlverarbeitung 247

Teil A/Kapitel 7
Solche Unterlagen sind für die Qualität des Dokuments von entscheidender Bedeutung, aber wenn sie
nicht bereits frühzeitig im Prozess eingereicht werden, ist ihr Nutzen möglicherweise begrenzt.
Verzögerungen bei der Vorlage wichtiger Informationen, insbesondere über die bei der Festlegung der
BVT zu berücksichtigen Techniken, führten zu Verzögerungen bei der Veröffentlichung der Entwürfe
dieses BREF-Dokuments.
Beste verfügbare Techniken
Beste verfügbare Techniken (BVT) wurden für alle drei Sparten der Stahlverarbeitung und für die
einzelnen Produktionsschritte herausgearbeitet. Sie werden im Einzelnen in den drei Kapiteln 5
beschrieben, in denen auch Hintergrundinformationen und gegebenenfalls Begründungen für die
Auswahl als BVT und für die gemeldeten, mit BVT erzielbaren Emissionswerte gegeben werden. Die
Zusammenfassung enthält sämtliche BVT betreffenden Schlussfolgerungen.
Grad des Konsenses
In Teil A dieses BREF-Dokuments finden sich an mehreren Stellen unterschiedliche Auffassungen. Zu
drei Bereichen konnte die technische Arbeitsgruppe keinen gemeinsamen Standpunkt formulieren:
• Mit BVT realisierbare Staubwerte für den Einsatz von Gewebefiltern/Elektrofiltern
• SCR und SNCR NOx–Reduzierungsmaßnahmen für Nachwärmöfen
• S-Gehalt im Heizöl
Was die Staubemissionen betrifft, so war sich die technische Arbeitsgruppe darin einig, dass
Entstaubung und der Einsatz von Gewebefiltern BVT sind, aber es gab zwei Meinungen über die mit
Gewebefiltern erreichbaren Werte. Ausgehend von ihren Erfahrungen und ihrer Kenntnis der erzielten
Staubwerte schlugen Vertreter der Branche den höheren Wert von
20 mg/Nm³ vor. Einige Mitgliedstaaten und umweltpolitische NRO betrachteten einen Wert unter 5
mg/Nm³ als den geeigneten mit BVT erreichbaren Wert für Gewebefilter; aber es lag kaum
Zahlenmaterial vor, und für die meisten Anwendungsgebiete wurden keinen Daten zur Untermauerung
dieser Auffassung präsentiert (siehe auch Empfehlungen für die künftige Arbeit).
Angaben und Daten zu SCR und SNCR in Nachwärmöfen wurden erst zu einem sehr späten Zeitpunkt
zur Verfügung gestellt, nämlich während und nach dem zweiten Treffen der technischen
Arbeitsgruppe. Einige Mitglieder der Arbeitsgruppe betrachteten diese Techniken als BVT, während
andere die Ansicht vertraten, dass die verfügbaren Angaben über technische Einzelheiten und
Wirtschaftlichkeit nicht ausreichten, um eine endgültige Entscheidung darüber zu treffen, ob SCR und
SNCR als BVT gelten sollen oder nicht. Da diese Meinungsverschiedenheiten erst gegen Ende der
Untersuchungen auftraten, reichte die Zeit zur Lösung der offen gebliebenen Fragen nicht aus (siehe
auch Empfehlungen für die künftige Arbeit).
Die Frage der Begrenzung des S-Gehalts im Heizöl war ein weiterer Streitpunkt. Obwohl ein
Grenzwert von S < 1% zu Emissionen von bis zu 1700 mg SO2 /Nm 3 führen kann, sprachen sich einige
Mitglieder der Arbeitsgruppe dafür aus, diesen Wert als BVT einzustufen. Andere vertraten die
Ansicht, dass ein niedrigerer Grenzwert für Schwefel oder zusätzliche Maßnahmen zur Verminderung
von SO2 als BVT gelten sollte.
Über Teil B und C dieses BREF-Dokuments besteht weit reichende Übereinstimmung. Hier brauchte
nicht auf unterschiedliche Auffassungen verwiesen zu werden. Alle am Informationsaustauschprozess
beteiligten Parteien betrachten die Ergebnisse als vertretbar.
Empfehlungen für die künftige Arbeit
Fehlende Daten und Angaben zur Leistung der bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden
Techniken, insbesondere über die erreichen Emissions- und Verbrauchswerte und die
Wirtschaftlichkeit, wurden als Mangel dieses BREF-Dokuments bezeichnet. Alle Mitglieder der
technischen Arbeitsgruppe und die interessierten Kreise sollten für künftige BREF-Überprüfungen
weiterhin diese Daten und Angaben sammeln und sie zu einem möglichst frühen Zeitpunkt im Prozess
zur Verfügung stellen.
248 Stahlverarbeitung

Teil A/Kapitel 7
Für eine beträchtliche Anzahl der bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden Techniken
stehen keine Informationen oder nur technische Beschreibungen zur Verfügung. Angaben zu
Referenzanlagen und konkrete Leistungsdaten sind kaum vorhanden. Die fehlenden Angaben sollten
für die Überarbeitung dieses Dokuments zur Verfügung gestellt werden. Einige der in Frage
kommenden Techniken werden nachstehend genannt:
Teil A:
− Optimierte Wasserpumpen für Wasservorhänge
− Einsatz von Entfettungsbad-Kaskaden
− Vorentfettung mittels Heißwasser
− Nutzung der Abwärme zum Erwärmen des Entfettungsbades
− Elektrostatisches Ölen
− Optimierung des Ölsprays
− Optimierte Fertigbearbeitung
− Reinigung und Wiederverwendung der Schleifemulsion
− Abzugsystem (PRETEX/SBT)
− Verwendung der verbrauchten sauren Beizflüssigkeit außerhalb des Unternehmens
Teil C:
− Lagerung und Transport von Roh- und Hilfsstoffen
− Auffangen/Behandlung der bei der Fertigbearbeitung von Rohren entstehenden Emissionen
Teil D:
− Einsatz von Entfettungsbad-Kaskaden
− Vorentfettung mittels Heißwasser
− Adsorption von Tensiden und Öl (Ausfällen mit nachfolgender Filtration)
− Elektrolytisches Beizen
− Spülwasseraufbereitung mittels Ionenaustausch, elektrolytische Entfernung von Eisen,
Umkehrosmose, oxidative Entfernung von Eisen.
In den Kapiteln 6 ‘In der Entwicklung befindliche Techniken’ werden mehrere Techniken vorgestellt.
Die weitere Entwicklung und die Eignung dieser Techniken für die Stahlverarbeitung sind zu prüfen,
bevor diese Techniken eventuell in Kapitel 4 ‘Bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigende
Techniken’ und/oder Kapitel 5 ‘Beste Verfügbare Techniken’ einbezogen werden.
Kritisch angemerkt wurde die zu positive Darstellung einiger Techniken, da sie in erster Linie auf
Informationen der Anbieter beruhten und nur die Vorteile hervorhoben. Dies gilt vor allem für die
Rückgewinnung und Regenerierung der verbrauchten Behandlungsbäder, beispielsweise für die
verbrauchten Beizflüssigkeiten oder die verbrauchten Entfettungs- und Flussmittelbäder. Die Industrie
wird ersucht, Informationen sowie die mit bestimmten Techniken erzielten Ergebnisse zur Verfügung
zu stellen und etwaige Probleme zu beschreiben.
Generell sind mehr Emissions- und Verbrauchsdaten notwendig, aber von besonderem Interesse sind
Zahlen über die NOx-Emissionen (Konzentrationen und spezifische Emissionen) für Öfen mit und
ohne Luftvorwärmer. Diese Angaben würden eine gründlichere Beurteilung der Effizienz der zur
Verringerung von NOx durchgeführten Maßnahmen und die Abwägung der Vorteile und Nachteile der
Energieeinsparungen gegenüber den NOx-Emissionen ermöglichen.
Benötigt werden mehr Angaben zu den erzielten Staubemissionswerten in den verschiedenen
Produktionsschritten beim Warm- und Kaltwalzen (Teil A), bei denen im BREF-Dokument auf
unterschiedliche Auffassungen zu dem mit BVT realisierbaren Staubwert hingewiesen werden musste.
So sollten insbesondere die Parteien, die den niedrigeren Wert von 5 mg/Nm³ befürworten, ihren
Standpunkt mit Daten untermauern.
Stahlverarbeitung 249

Teil A/Kapitel 7
Es heißt, dass sich die Anzahl der mit SCR ausgerüsteten Anlagen (Stoßöfen) wahrscheinlich erhöhen
wird. Bei der Überarbeitung des vorliegenden BREF-Dokuments sollten weitere Informationen über
die Leistung und Anwendbarkeit von SCR und SNCR in Nachwärmöfen zur Verfügung stehen. Bei
vorhandenen SCR- und SNCR-Anlagen kann man sich auf längere Einsatzzeiten stützen und so die
Kritik ausräumen, dass die bereitgestellten Informationen auf einer zu kurzen Einsatzzeit beruhten.
Dann können auch eventuelle Meinungsverschiedenheiten darüber, ob diese Techniken BVT
darstellen oder nicht, beseitigt werden.
Beim zweiten Treffen der Arbeitsgruppe wurde die Meinung geäußert, dass induktive Erwärmung für
verschiedene Anwendungen in Öfen als BVT anzusehen sei. Im vorliegenden BREF-Dokument wird
die Induktionserwärmung als eine zu berücksichtigende Technik eingestuft, aber es wurde darauf
hingewiesen, dass die zur Verfügung gestellten Informationen nicht ausreichen um zu entscheiden, ob
die Technik als BVT gelten kann. Weitere Informationen und Angaben sollten zusammengetragen
werden, um diese Entscheidung zu ermöglichen.
Weiterhin wurden der Dioxingehalt des beim diskontinuierlichen Verzinken anfallenden Staubes und
mögliche Risiken der Dioxinanreicherung bei der Verwertung des Staubs angesprochen. Die
Bemühungen um die Beschaffung von Informationen und Angaben über den tatsächlichen
Dioxingehalt des bei normalem Anlagenbetrieb entstehenden Staubes sollten fortgesetzt werden.
Vorhandene Daten sollten dem IPPCB und der technischen Arbeitsgruppe zur Verfügung gestellt
werden, damit sie dieses Problem beurteilen und das mögliche Risiko einschätzen können.
Es wird empfohlen, dieses BREF-Dokument im Jahr 2005 zu überprüfen.
250 Stahlverarbeitung

PART B
Continuous Hot Dip Coating Lines

Best Available Technique Reference Document on
Ferrous Metals Processing
B.1 General Information on Continuous Hot Dip Coating Lines...................................................257
B.2 Applied Processes and Techniques in Continuous Hot Dip Coating Lines.............................259
B.2.1 Continuous Hot Dip Coating Process Overview ...............................................................259
B.2.2 Galvanizing of Sheet (Zinc and Zinc Alloy Coating)........................................................260
B.2.3 Aluminizing of Sheet.........................................................................................................269
B.2.4 Lead-Tin Coating of Sheet ................................................................................................270
B.2.5 Wire Hot Dip Coating........................................................................................................273
B.3 Present Consumption and Emission Levels for Continuous Coating Lines ............................275
B.3.1 Continuous Coating Mass Stream Overview.....................................................................275
B.3.2 Galvanizing of Steel ..........................................................................................................277
B.3.3 Aluminizing of Sheet.........................................................................................................281
B.3.4 Lead-Tin Coating of Sheet ................................................................................................282
B.3.5 Wire Hot Dip Coating (Galvanizing) ................................................................................285
B.4 Massnahmen, die bei der Festlegung von BVT für kontinuierliche Schmelztauchverfahren
zu berücksichtigen sind...........................................................................................287
B.4.1 Bandverzinken...................................................................................................................287
B.4.2 Feueraluminieren und Beschichten mit Blei-Zinn-Legierungen (Tern) ............................303
B.4.3 Drahtverzinken (Feuerverzinken)......................................................................................305
B.5 Beste verfügbare Techniken für kontinuierliche Schmelztauch-beschichtungsanlagen..........313
B.5.1 Bandverzinken...................................................................................................................314
B.5.2 Feueraluminieren von Blech..............................................................................................316
B.5.3 Beschichten von Blech mit Blei-Zinn-Legierungen ..........................................................316
B.5.4 Verzinken von Draht .........................................................................................................317
B.6 Emerging Techniques for Continuous Coating Lines .............................................................319
B.6.1 Coating of Sheet ................................................................................................................319
B.6.2 Coating of Wire .................................................................................................................321
B.7 Abschliessende Bemerkungen...........................................................................................................323
Stahlverarbeitung 253

List of figures
Figure B.1-1: Production share for different hot dip coatings ................................................................. 257
Figure B.2-1: Degreasing line layouts..................................................................................................... 260
Figure B.2-2: Typical layout for a hot dip zinc coating line....................................................................261
Figure B.2-3: Schematic Coating Section of a Galvannealing Line ........................................................ 264
Figure B.2-4: Typical configuration of a cooling loop with cooling towers............................................ 267
Figure B.2-5: Cooling water system with heat exchangers ..................................................................... 268
Figure B.2-6: Aluminium coating process............................................................................................... 270
Figure B.2-7: Ternex process .................................................................................................................. 272
Figure B.3-1: Input/Output balance for continuous hot dip (sheet)coating lines..................................... 275
Figure B.3-2: Consumption and emission levels for lead-tin coating...................................................... 282
Bild B.4-1: Beispiel eines Rückführungssystems für Entfettungslösung ................................................ 289
Bild B.4-2: Chemische Behandlungsabteilung einer Bandverzinkungsanlage (Beispiel) ....................... 292
Bild B.4-3: Schema eines Rückgewinnungssystems für Zink aus Krätze ............................................... 295
254 Stahlverarbeitung

List of tables
Table B.1-1: Number of continuous coating lines in EU 15 ....................................................................257
Table B.1-2: Hot-dip galvanizing companies and their production .........................................................258
Table B.1-3: Main consuming industries for galvanized products...........................................................258
Table B.2-1: Main hot dip coatings for steel sheet...................................................................................259
Table B.3-1: Consumption and emission levels for the total coating line................................................276
Table B.3-2: Consumption and emission levels for pickling ...................................................................277
Table B.3-3: Consumption and emission levels for degreasing ...............................................................277
Table B.3-4: Consumption and emission levels for heat treatment..........................................................278
Table B.3-5: Consumption and emission levels for galvanizing..............................................................279
Table B.3-6: Consumption and emission levels for galvannealing ..........................................................279
Table B.3-7: Consumption and emission levels for finishing ..................................................................280
Table B.3-8: Consumption and emission levels for waste water treatment .............................................281
Table B.3-9: Consumption and emission levels for pickling of wire.......................................................285
Table B.3-10: Consumption and emission levels for fluxing of wire ......................................................285
Table B.3-11: Consumption and emission levels for hot dipping of wire................................................286
Tabelle B.4-1: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von Bandverzinkungsanlagen ........................302
Stahlverarbeitung 255

Part B/Chapter 1
B.1 GENERAL INFORMATION ON CONTINUOUS HOT DIP
COATING LINES
The production of continuous hot dip coating lines in EU 15 was 15 Mt in 1997. The number of
continuous plants in EU Member States - operating, under construction and planned - is shown
in Table 1-1.
Number of Continuous Coating Lines
Austria 4
Belgium 6
Denmark -
Finland 2 (+ 1 under construction)
France 14
Germany 10
Greece 1
Ireland -
Italy 8
Luxembourg 3
Netherlands 1 (+1 projected)
Portugal 1
Sweden 2
Spain 4 (2 under construction)
United Kingdom 7
Total
Note: Source of data [EUROFER CC]
Table 1-1: Number of continuous coating lines in EU 15
The vast majority of coatings applied, as shown in Figure 1-1, was zinc. Aluminium coatings
and, especially terne coatings, played only a minor role.
Galvannealed
steel
4%
Galfan
4%
Aluminized steel
5%
Note: Source of data [EUROFER CC]
Aluzinc
5%
Ternex
1%
Figure 1-1: Production share for different hot dip coatings
63
Galvanized steel
81%
Ferrous Metals Processing Industry 257

Part B/Chapter 1
The hot dip galvanizing production for western European companies in 1997 is shown in
Table 1-2.
Company Production
[1000 t]
Usinor 2124.7
Cockerill Sambre 1917.1
Thyssen 1661.2
British Steel S.P. 1568.0
Krupp-Hoesch 1310.0
Riva 1024.0
Aceralia 722.5
Arbed 680.8
Hoogovens Ijmuiden 375.0
Lucchini 600.0
Rautaruukki 572.5
Voest-Alpine 520.0
Preussag 520.0
SSAB 505.0
Others 595.5
TOTAL
Note: Source of data [EUROFER CC]
Table 1-2: Hot-dip galvanizing companies and their production
14696.3
Table 1-3 shows the shares of galvanised products consuming industries in EU.
Sector Consumption
[1000 t]
Transport 2570
Construction 4759
White Lines 364
Others 4547
Total 12231
Note: Source of data [EUROFER CC]
Table 1-3: Main consuming industries for galvanized products
258 Ferrous Metals Processing Industry

B.2 APPLIED PROCESSES AND TECHNIQUES IN
CONTINUOUS HOT DIP COATING LINES
B.2.1 Continuous Hot Dip Coating Process Overview
Part B/Chapter 2
In the hot dip coating process, the steel is continuously passed through molten metal. An
alloying reaction between the two metals takes place, leading to a good bond between coating
and substrate.
Metals suitable for the use in hot dip coating are those, which have a melting point low enough
to avoid any thermal changes in the steel product, like for example aluminium, lead, tin, and
zinc.
The principal hot dip coatings for steel sheet are shown in Table 2-1. Wire is hot dip coated with
zinc (galvanized) or tin. Zinc coating is mainly applied as corrosion protection. Tin gives the
wire a shine appearance and also provides a solder adhesive layer.
Coating Base Bath Coating
Zinc base Zn
Zn
Aluminium
Base
Zn
Zn-Al
Zn-Al
Al-Zn
Al
Al-Si
Zn
Zn-Fe
Lead free
99 %Zn, 1 %Al
95 %Zn, 5 %Al
Lead base Pb-Sn 8.25 % Sn
75 - 92 % Pb
Note: Source of data [EUROFER CC], [Com-CC-2]
Type Name
Galvanised
Galvannealed
55 %Al, 43.5 %Zn, 1.5 % Si
Al
Al 87 %, Si 13 %
Table 2-1: Main hot dip coatings for steel sheet
Crackfree
Galfan
Galvalume
Type I
Type II
Terne
In general continuous coating lines for sheet comprise the following steps:
• Surface cleaning by means of chemical and/or thermal treatment.
• Heat treatment.
• Immersion in a bath of molten metal.
• Finishing treatment.
Continuous wire galvanizing plants involve the following steps:
• Pickling.
• Fluxing.
• Galvanizing.
• Finishing.
Ferrous Metals Processing Industry 259

Part B/Chapter 2
B.2.2 Galvanizing of Sheet (Zinc and Zinc Alloy Coating)
In continuous hot dip galvanizing steel strip is coated with a zinc or zinc alloy layer as corrosion
protection. Figure 2-2 shows the layout of a continuous galvanizing line (without pickling).
Plant layouts may vary in the design of the entry section (with/without pickling or alkaline
degreasing), in the design of the annealing furnaces (vertical or horizontal) or the post-dipping
treatment (galvannealing etc.)
Hot dip galvanizing of cold rolled strip is more common than galvanizing hot rolled strip. The
processing is similar, except that for hot rolled products additional descaling (pickling) is
necessary.
B.2.2.1 Pickling
Pickling operation for descaling is only necessary for galvanizing hot rolled products to remove
hot mill scale. Pickling of unannealed cold rolled coil is done for activation. Both processes are
done in hydrochloric acid, followed by rinsing. The technology is the same as the pickling
process described in the cold rolling section of this BREF.
B.2.2.2 Degreasing
It is essential that the surface of the steel coil is free of impurities such as grease, oil or abraded
iron fines to ensure the entire surface is exposed to the coating product and strong adherence is
achieved. Although degreasing is not necessary when the strip is subsequently heat treated, it is
often applied in any case. The cleaning process involves several or all of the following steps:
• Alkaline degreasing via immersion or by spraying; maybe coupled with brushing.
• Alkaline degreasing by an electrolytic system; maybe coupled with brushing.
• Rinsing with water with intermediate brushing between rinsing tanks.
• Drying.
Figure 2-1 show two possible layouts for modern degreasing lines.
Cleaning section Rinsing section
Spray cleaning Brushing machine Spray cleaning Brushing machine Cascade rinsing
Spray cleaning
(Dip cleaning)
Brushing machine
Figure 2-1: Degreasing line layouts
[DFIU]
Cleaning section Rinsing section
Elektrolytic cleaning
cell
Brushing maschine Cascade rinsing
260 Ferrous Metals Processing Industry
R-Linie.dsf

Figure 2-2: Typical layout for a hot dip zinc coating line
[Com-CC-2]
Part B/Chapter 2
Ferrous Metals Processing Industry 261

Part B/Chapter 2
The degreasing agent is usually a non-siliceous alkaline solution with a concentration of 25 g/l
and a temperature between 70 and 95 o C. Aqueous systems are now standard and solvent
degreasing is obsolete. [ERM95], [Com-CC-2]
The same aqueous solution containing mainly sodium hydroxides, orthophosphates and
surfactant compounds is used in spray degreasing and in electrolytic degreasing. Once the
solution in the electrolytic degreasing section has reached a certain oil level, it is re-used on the
spraying section (cascade use). It is also possible that the solution is treated in an emulsion
separation centre and then biological treated [Com-CC-2] When the solution has reached the
maximum oil content it is regenerated, usually off-site. [EUROFER CC]
Fumes generated in degreasing and brushing are collected and scrubbed prior to release, using
water or caustic soda solution and/or led through a demister for cleaning. [Com-CC-2] Spent
degreasing agent and waste water from the rinsing and brushing operations are sent to waste
water treatment before release. [EUROFER CC]
B.2.2.3 Heat Treatment
Hot and cold rolled steel coil are passed through a furnace with controlled atmosphere prior to
galvanization to degrease and dry the surface, to improve the adhesive properties of the surface,
to obtain the required mechanical properties of the steel and to allow the steel to reach the
required temperature before dipping. The following types of furnaces are used:
Sendzimir Furnace
This type of furnace is no longer used in modern coating lines, but some older plants might still
operate this horizontal continuous furnace, which comprises a directly heated preheating
furnace (oxidizing zone) and indirectly heated reduction and holding zones with reducing H2/N2
atmospheres, followed by cooling zones. In the preheating part of the furnace, the temperature
is 450 - 550 o C. The strip is cleaned by burning off the oil the oil emulsion residues. In the
reduction zone, at a temperature of 980 o C and in an inert atmosphere the oxides are reduced.
The holding zone allows for recrystallisation and normalisation. The strip is then cooled to a
temperature slightly above that of the molten metal (ca. 500 o C) and is fed into the zinc bath,
under protective gas, by means of a so-called snout.
Direct Flame Furnace (D.F.F)
The direct flame furnace (Non Oxidizing Type) can be divided into different sections:
− A warming-up section where the strip is preheated using the gas flow coming from the
furnace, temperature raises from 20 o C to approximately 250 o C).
− The furnace itself, where the coil is heated directly by means of a naked flame, reaching a
temperature between 560º- 750 ºC.
− The annealing zone where electric or radiant elements heat the strip up to 830 ºC and
maintain this temperature under reducing atmosphere (HNx atmosphere, 3 –20 % hydrogen).
− Two cooling areas, with different cooling rates, where the temperature of the steel is reduced
by jet cooling down to 450º- 480 ºC.
− The exit area where the steel goes towards the galvanising bath.
This type of furnace cleans the coil surface and does not require any prior degreasing of the metal,
but air emissions are generated as the remaining oil from the surface is burnt. Furthermore
combustion products, H2 and N2 arise from the furnace (fired by natural gas or desulphurised coke
gas). [EUROFER CC], [Com-CC-2]
262 Ferrous Metals Processing Industry

Radiant Tube Furnace (R.T.F.)
Part B/Chapter 2
The radiant tube furnace is a variation with indirect heating. The combustion gases circulate
through radiant tubes and do not get in contact with the strip. The soaking zone can be fitted
with radiant tubes or electric heating. Alkaline degreasing and radiant tubes or electric heating
are required for very high quality standards and for improving the adherence of the following
metallic coating. The fast cooling areas are similar to those of a D.F.F. The annealing furnace is
combined with an alkaline degreasing equipment. [EUROFER CC], [Com-CC-2], [Com2 CC]
Fuels used are desulphured coke oven gas and natural gas. Energy conservation is a primary
consideration in modern furnace designs. Recuperative features, such as infrared waste gas
preheaters, preheating of combustion air in direct fired and radiant tube furnace burners,
preheating of furnace atmosphere gas and installation of waste heat boilers are generally
incorporated when feasible.
B.2.2.4 Hot Dipping (Galvanizing)
The galvanizing bath consists of one or more tanks, usually made of ceramic material. These
pots, which can be either fixed or mobile, contain the molten metal at a temperature of 440º -
490 ºC, through which the strip is passed. The bath contains zinc and any other required
additive (i.e. antimony, lead or aluminium). The bath contains a sufficient amount of molten
zinc in order to prevent the wide fluctuations in the operating temperature that may appear
under maximum operating conditions. Most pots are nowadays heated by electrical induction
systems. However, natural gas as fuel for heating the pots is an alternative when considering the
environment as a whole and taking environmental aspects of power generation into account.
[EUROFER CC], [Com-CC-2]
As the steel passes through the molten zinc bath the surface is coated, to some extent with layers
of different iron-zinc alloys, but due to the high speed of the steel strip (max. 180 m/min) and
the short exposure time, the coating mainly consist of zinc.
Temperature control of the bath is essential, as a high temperature will increase the rate of
oxidation at the surface of the molten bath, resulting in increased ash generation. A low bath
temperature will increase the viscosity of the molten coating metal, thus inhibiting the formation
of a thin coating layer. The bath temperature is therefore optimized to meet the individual
quality requirements of the final coated product.
The strip leaves the bath with some amount of liquid zinc on the surface. In order to achieve the
exact thickness of coating required, the strip passes through a series of jets placed above the
surface of the bath. By blowing air or nitrogen the excess of zinc is removed from the steel. The
system is usually controlled by an automatic gauge, which measures the thickness of the coating
using X-ray measurement technology or a similar technique.
Special galvanising processes to produce one-sided coatings are also applied. Examples are the
Monogal process in which the zinc coating after normal galvanising is brushed off by rotating
metal brushes and processes in which the zinc is applied by carrier rolls.
On leaving the bath, the strip is gradually cooled by air coolers, followed by a water quench
tank and a drier.
Ferrous Metals Processing Industry 263

Part B/Chapter 2
B.2.2.5 Galvannealing
Galvannealing is a special post-treatment applied in some installations in which the strip, after
galvanizing, is heated to a temperature that allows the formation of a zinc-iron alloy (10 %
iron). Galvannealing yields in a particularly smooth appearance of the product.
Galvannealing is the alloying of the zinc layer by the diffusion of iron (Fe) from the steel
substrate. The Fe diffusion is obtained by maintaining the steel at a temperature of about
500 °C, for low carbon steel, to a temperature of about 540°C, for new generation High Strength
Steel, during a sufficient time. Such furnaces are divided in two zones: a heating zone and a
soaking zone. The available space for the furnace is limited. For a same available surface, a
very quick heating from the zinc bath temperature (460°C) to the soaking temperature allows to
apply a longer soaking time. Some furnaces are equipped with induction heating system in the
heating zone and electrical elements or radiant tubes in the soaking zone. Induction heating
technique is characterised by a short heating time, a short reaction time, and an accurate
regulation of the temperature and no emissions on the site. The alloying and surface qualities
are improved.
Other galvannealing furnaces are equipped in the heating zone and in the soaking zone with
radiant tubes characterised by a longer heating time. In that case the site emissions and the
energy consumption are improved by the use of low-NOx burners and regenerative or
recuperative burner systems. [Com2 CC]
Figure 2-3 shows the schematic of view of the coating section and the galvannealing furnace.
Annealing furnace
Zincbath
Cooling zone
Soaking zone
Heating zone
Jet (air-knives)
Galvannealingfurnace
Figure 2-3: Schematic Coating Section of a Galvannealing Line
[DFIU 99]
Hot dip galvanising
264 Ferrous Metals Processing Industry

B.2.2.6 Post Treatments
Part B/Chapter 2
Following the coating, the steel strips are usually subjected to post-treatment in order to prevent
surface damages and flaws, like white rust caused by water condensation in case of insufficient
air access. Voluminous corrosion products as zinc hydroxides (white rust) affect further
processing, such as e.g. painting. The formation of condensate during transportation and storage
is to be generally prevented. [Com-CC-2]
The resistance against white rust is considerably increased by the application of post treatment,
like oiling, passivation, phosphating, organic coating or a combination of such treatment. In
addition, the processing properties are significantly improved depending on application (e.g.
oiling: deformation aid, phosphating: direct painting ensured, in combination with oiling:
deformation aid). [Com-CC-2]
Oiling
To apply a wet film of oil on the surface of the strip dip spray, wingrolls or electrostatic oiling
machines are used. The oiling coat is between 0.25 - 3 g/m2/side [Com-CC-2]
Passivation
Passivation is a treatment with solvents containing chromic acids, applied by spraying or
applicator-rolls. For hot dip metal-coated strip, a coat of 10 - 35 mg/m² per side is applied. Coat
thickness is therefore extremely thin (few nanometer only). During passivation, Cr 6+ is mainly
conversed to Cr 3+ . Almost all of the installations have a little heater after the treatment to make
sure that the temperature rise over 120 ºC which is necessary for a chemical reaction of excess
Cr 6+ with the additives of the passiving solution and become into Cr 3+ . The strip is treated with
solutions between 0.5 – 2 % of Cr 6+ and temperatures between 70-120 ºC. [Com-CC-2],
[Com2 D]
Phosphating
In phosphating a phosphate coat of approx. 1 - 1.8 g/m² is applied. The phosphating procedure
is more or less a precipitation reaction of zinc phosphate crystals at the surface of the metal coat
caused by an increase in pH-value at the metal surface due to a pickling reaction. Tri-cation
phosphation process could be used (the hopeite crystal Zn3(PO4)2 ⋅ 4 H2O incorporates approx.
1 % Ni and 5 % Mn). Thus, this process forms the same chemical structure of the phosphate
coat as the high-quality phosphating processes for cars and household appliances do.
[Com-CC-2]
B.2.2.7 Finishing
To give the steel a special surface appearance, smoothness etc. as required by the customers or
to meet width tolerances, the following operations may be applied:
Mini or No Spangle Treatment
If the cooling rate of the top layer of pure zinc is sufficiently low, large crystals will form
resulting in a ‘spangled’ appearance. Sometimes smaller zinc spangles or even no-spangle effect
is requested. In that case the strip is either cooled more rapidly or the number of points of
spangling are increased by steam spraying, steam spraying with a chemical additive (usually
phosphate based) or spraying with zinc powder. [ERM95]
Mat Mill
The strip is skin-passed to obtain a mat finish surface.
Skin pass treatment can be done in three different ways: dry, wet (only water) or wet (with
water and detergent). The 'temper mill' solution generated in the later process must be collected
and sent to a waste water treatment plant when it is spent.
Ferrous Metals Processing Industry 265

Part B/Chapter 2
Edge cutting
For certain applications, an edge cutting must be done in order to obtain the width tolerance
needed and to avoid little dog bone defects. There are two places to realise this process:
In the pickling line before cold rolling.
In the hot dip coating process.
A perfect product schedule tries to reduce this process to the minimum to increase the line yield.
[Com-CC-2]
B.2.2.8 Cooling Water Circuits
In coating plants, cooling water is required to discharge excessive heat from furnaces. Part of
the heat energy is emitted directly to the air (with the waste gases), via the coated strip or the
shop air. The rest is transferred to the cooling water. The main cooling water consumers are the
furnace (roll bearings) and final cooling of the strip.
A coating plant is supplied with cooling water re-circulated from central cooling water systems.
In these systems, pumps convey the cooling water to the consumers; the heated water is
returned and re-cooled again in plate heat exchangers with industrial water (e.g. from the river).
Due to the insertion of the closed re-cooling water circuits, the industrial water, even in case of
leakage of a cooler, does not get into touch with the equipment of the consumers; so that,
penetration of chemicals or oil into the industrial water and pollution of the sewage system is
prevented.
There are several variants of re-cooling, two of them are:
− re-cooling with industrial water in heat exchangers and
− re-cooling by evaporation in cooling towers.
Compared to re-cooling in towers, re-cooling in plate exchangers offers the advantage that
considerable amounts of chemicals for cooling water treatment (such as corrosion inhibitors,
hardness stabilisers, dispersants and biocides) can be saved, and are not discharged into the
sewage system. Another advantageous feature is that it is not necessary to do discharges of
partial flow with a high salt content caused by the evaporation, as it happened in the case of
cooling towers. [EUROFER CC]
Typical configuration of a cooling loop with cooling towers
The little discharge that is necessary for keeping low salt concentration of water to the sewer
system is mostly made continuously. Algaecide (for avoiding the saturation of the contact zone
between the water and the air) is dosed. The frequency is variable depending on the weather
(between 1 and 3 times per week).
Other chemicals could be necessaries depending on the composition of the water used in the
circuit (hardness, etc).
266 Ferrous Metals Processing Industry

Suppletion of
river water
evaporation
conditioning
pumps
cooling tower
conditioning with
hypochlorite
Discharge to sewer
system
Indirect furnaces
Indirect zinc pot
Airco computer room
Airco zinc pot cellar
Hydraulic units
N2 + H2 heat
exchangers
Figure 2-4: Typical configuration of a cooling loop with cooling towers
[CC 11/99]
Indirect quench tank
Part B/Chapter 2
Configuration for recycling water using plate heat exchanger:
Cooling water is recirculated in several closed cooling systems and heated by the heat expelled
from the process (machine cooling, gas cooling, etc.). The cooling water is recooled by river
water in heat exchangers. The river water on the secondary side of the heat exchanger is never
in contact with the strip or harmful media and is therefore not contaminated. The water becomes
only heat loaded and can be drained back to the river. The main cooling water consumers are
the preheating and annealing furnaces, the zinc pots, several roll coolings, the immersed water
coolers, the activation section, the electrical equipment, the hydraulics and air conditioning.
All heat which is not removed by the cooling water has to be discharged either by waste gas or
to the ambient air.
Ferrous Metals Processing Industry 267

Part B/Chapter 2
With this system, addition of algaecide and scale-prevender is avoided. The outlet water is only
thermal loaded. This could be advantageous if the water of the system has no contact with
pollution. There are discharges in case of system drain only.
HOT DIP GALVANIZING LINE
Inlet Side
Welding Machine
Furnaces
River Water
HEAT
EXCHANGERS
Strip Cooling
Zinc Pot
Water Cooler
Activation
Outlet Side
Corrosion Inhibitor Hydraulics Cooling
Air Conditioning
Make-up Water Electrics
Figure 2-5: Cooling water system with heat exchangers
[CC 11/99]
B.2.2.9 Water Circuits/Water Management
Process water is water which is used for make-up of chemical solutions or which is in direct
contact with the strip (e.g. water for direct strip cooling). It may be contaminated by the process
and has then to be treated as waste water. The following process water streams are used at
galvanizing lines and are finally discharged as waste water:
− Make-up water (usually deionized water) for concentrate preparation of the chemical strip
treatment sections (pre-treatment, electrolytic treatment, post treatment). The different
concentrates are sprayed onto strip or the strip is running through the concentrate bath. The
concentrates are usually recirculated by pumps. They are clarified or filtered in recycling
plants during recirculation. Only a small flow is discharged as high concentrated waste water
to the water treatment plant.
− Rinsing water (usually deionized water) for chemical treatment sections (pretreatment,
electrolytic treatment, post treatment). The rinsing water is used for removing of remaining
concentrate from the strip. The water sprayed onto strip in a cascade of rinsing sections, with
the water flowing countercurrently to the strip. It is finally discharged as low concentrated
waste water to the water treatment plant.
− Make-up water for the water cooler. In the water cooler the strip is cooled first by
recirculated spray water and finally by running through a water bath with an immersed turn
back roll. The water will be contaminated by abrasion dust and has to be discharged from
time to time to the skin pass mill water treatment plant.
− Spray water for the skin pass mill. The water is used for keeping the working rolls clean. It is
sprayed onto the rolls and contaminated by Zn-containing abrasion dust and lubricating oil
and is discharged to the skin pass mill water treatment plant.
268 Ferrous Metals Processing Industry

B.2.3 Aluminizing of Sheet
Part B/Chapter 2
Most aluminium coated steel coil is produced by some variation on the hot dip galvanizing
process. Figure 2-6 shows the schematic line of production for applying aluminium coatings.
The production line usually includes a passivation section, which is either in-line or is off line in
a separate process unit.
Due to affinity of aluminium for oxygen it is extremely important to ensure against the
formation of an oxide layer which would prevent diffusion of the aluminium into the steel
substrate. The steel is sometimes spray or chloride gas pickled prior to annealing [ERM95]. The
formation of an oxide layer can then be prevented by using a number of methods, like:
− Passing the washed and pickled steel through a furnace with a hydrogen atmosphere to
eliminate oxygen (the absorbed hydrogen further protects the substrate as it passes into the
molten aluminium bath).
− Dipping the pickled steel in a molten aluminium bath that is kept saturated with hydrogen
injected by submerged jets.
The aluminium bath is generally maintained at temperatures of about 690 o C. The coated coil
can then be further heat treated at 820 - 930 ºC, which converts the aluminium coating
completely to steel-aluminium alloy if required. [ERM95]
Following the coating the strips may be subjected to post-treatment in order to prevent surface
damages and flaws, as white rust caused by condensation in case of insufficient air access.
Passivation: spray treatment with solvents containing chromic acids. For hot dip metal-coated
strip, a coat of 10 - 35 mg/m² per side is applied. Coat thickness is therefore extremely thin (few
nanometer only). During passivation Cr 6+ is partly conversed to Cr 3+ . The strip is treated with
solutions between 0.5 – 2 % of Cr 6+ and temperatures between 50 -120 ºC.
Anti-finger print: wringer rolls treatment of a polymer base coating on the strip surface. A coat
weight (after drying) of < 1.5 g / m² per side is applied.
Ferrous Metals Processing Industry 269

Part B/Chapter 2
Figure 2-6: Aluminium coating process
[EUROFER CC]
B.2.4 Lead-Tin Coating of Sheet
Pure lead is never used as coating material for steel due to the fact that it is not possible to
produce a lead-steel alloy and obtain an adhesive coating. However, steel coils are coated with a
lead-tin alloy containing 8 - 25 % tin, called 'terne' metal. The terne metal can also contain up to
3 % antimony. Tin and antimony first form alloys with the steel substrate, which provides the
adhesion for the lead/tin surface coating.
Terne coating provides a high degree of external corrosion resistance. The coating keeps its
integrity during deep drawing and forming, and it also acts as lubricant during same operations.
Terne coatings have excellent solderability and are usually welded. It is widely used in the
automotive industry for the manufacture of petrol tanks and for different applications such as
gas meters.
270 Ferrous Metals Processing Industry

Part B/Chapter 2
A flow sheet for lead-tin coating (ternex process) is shown in Figure 2-7. First, the cold reduced
substrate is cleaned by (electrolytical) degreasing and pickled, usually in warm, diluted
hydrochloric or nitric acid. Then, in cases of nickel flash terne coating, a thin nickel coating is
applied electrolytically. This improves wetting of the substrate by the alloy in the following hot
dip stage and yields continuous and uniform coatings. [ERM95]
The continuous film of nickel on both surfaces of the steel strip will readily alloy with tin to
form the basis for a discontinuity free layer of terne metal. The strip is passed through plating
cells, containing titanium baskets filled with nickel pellets. An electrolyte consisting of Watts
solution (nickel sulphate/ chloride) is heated and recirculated through the plating cell and is
maintained at 65 ºC with a pH of 2.5 - 5.0. [Com-CC-2]
In the following step, the steel enters the molten terne bath at a temperature of 310 ºC through a
zinc ammonium chloride flux. To control coating thickness air knives are used nowadays. These
provide a wiping action to remove surplus lead from the strips surface. Oil baths, which have
been used before in coating thickness control, have been replaced due to bad environmental
performance. After cooling, the coil can be post-treated for protection either by oiling or
passivation.
Passivation
To seal the surface of the strip and passivate any pores or exposed areas of substrate against
oxidation, the strip is led through a dip tank with the passivation agent, usually chromic acid
based. A squeegee roll system on the exit of the tank stops any carry over from the tank and
controls the film thickness. If required a drier can be used to raise the temperature of the strip
and cure the chromate film on the surface of the strip.
Oiling
To apply a wet film of oil on the surface of the strip roller coater systems, spray systems or
electrostatic oiling machines can be used
Ferrous Metals Processing Industry 271

Part B/Chapter 2
Figure 2-7: Ternex process
[EUROFER CC]
272 Ferrous Metals Processing Industry

B.2.5 Wire Hot Dip Coating
Part B/Chapter 2
Wire is hot dip coated mainly with zinc and zinc alloys (e.g. Galfan 95 % Zn, 5 % Al); the main
function of these types of coating is corrosion protection. Other coatings that are applied by hot
dipping are tin and aluminium. Aluminium is used for some corrosion protection on niche
products. Tin gives a shiny appearance and also provides a solder adhesive layer. The
application processes for these hot dip coatings are basicily the same.
A continuous hot-dip coating line for wire consists of following production steps: the wire is
pickled, rinsed, dipped in a flux-bath, dried, passed through the molten metal bath and cooled
again. Eventually a water based protective coating (so-called wax) can be applied after the hot
dip coating step. [Com BG]
B.2.5.1 Continuous Pickling of Wire
Following heat treatment (see also Chapter A.2.3.5) or as a starting step for hot dip coating, the
wire is pickled to remove surface debris to improve its appearance or to prepare the surface for
the application of coatings. This is usually done in-line either by immersing the wire in an acid
bath or by subjecting it to a neutral salt bipolar electrolysis cell.
In acid pickling the wire is cleaned by passing it continuously through one or more hydrochloric
acid baths; sometimes H2SO4 is used. Due to the short residence times, the HCl acid is often
heated (up to 60 °C) or is used in concentrated form.. The type of impurities that are removed
in this bath depend on the previous process step:
− For heat treated wire: metal oxides, residues of soap carrier, possibly traces of lead.
− For drawn wire: residues of soap, oil or other lubricant and traces of rust. Sometimes a
degreasing agent is added to the HCl-bath to enhance removal of these substances.
[Com BG]
Faster pickling and higher wire speeds are realised by increasing the length of the bath, by
increasing temperature of HCl, by increasing the concentration of the bath or by applying
electrolytic assisted pickling. HCl-fumes from the pickling baths are collected and removed by
scrubbing.
After pickling, the wire is passed through a rinsing cascade. [Com BG]
B.2.5.2 Fluxing
For good adhesion of the zinc coating, the wire is passed through a flux bath, a heated watery
solution of ZnCl2 and NH4Cl. (pure ZnCl2 is used for tin coating). Excess flux is removed from
the wire by wiping. Prior to coating, the wire is dried; this can be done in a furnace or with the
internal heat of the wire. With high wire diameters and/or efficient wipers, the internal heat of
the wire (due to the heating in the flux bath) is sufficient to secure a dry wire. The wire must be
dry before entering the flux bath to prevent squirting at the inlet of the zinc bath.
The same flux media are used as for batch galvanizing, however the concentration is generally
much lower. For zinc coatings usually a ZnCl2/NH4Cl mixture is used (pure ZnCl2 is used for
tin coating). [Com BG]
Ferrous Metals Processing Industry 273

Part B/Chapter 2
B.2.5.3 Hot Dipping (Galvanizing)
The wire is passed through a molten zinc bath (430 - 470 °C). In the zinc bath, an iron - zinc
diffusion layer is formed, consisting of sublayers of several Fe-Zn alloys. A zinc layer is
formed on top of this, at the moment the wire leaves the zinc bath. Galvanizing can be divided
in heavy (vertical) galvanizing (high coating thickness; coating mainly consists of the
withdrawn zinc) and regular (horizontal) galvanizing (low coating thickness; the coating is
mainly iron-zinc alloy layer). [Com2 BG]
Most zinc baths are heated through the bottom and the side walls with natural gas or other fuel.
Exceptionally electric heating is used and/or heating is done from above the zinc bath.
A protective layer of particulate material or a bath cover can be applied on (a part of) the zinc
bath, in order to minimize formation of zinc oxides and energy losses.
After the zinc bath, the wire is cooled to near ambient temperature using air and cooling water.
Hot dipping in other metals or alloys is done in the same way. [Com BG]
B.2.5.4 Finishing
Eventually, a wax layer is applied for protection against formation of so-called white rust
(superficial corrosion of the zinc layer).
274 Ferrous Metals Processing Industry

Part B/Chapter 3
B.3 PRESENT CONSUMPTION AND EMISSION LEVELS
FOR CONTINUOUS COATING LINES
B.3.1 Continuous Coating Mass Stream Overview
CR / HR Strip
Cold Drawn Wire
Energy
Miscellaneous
Electrical
By-Products
and Waste
Natural Gas
Desulphurised Coke gas
Coating Metal Zinc
Water
Acid
Continuous Coating Line
Pickling Fluxing Degreasing Heat Treatment
Dipping Galvannealing Finishing
Waste Water
Scrap
Dross
Aluminium
Zn-Al-Alloy
Lead-Tin
Cooling
Rinsing
Scrubbers
Oily sludge
Miscellaneous
Air Emissions
Suspended Solids
Oil, Grease
Water Treatment Sludge
Furnace Scale
Refractory Material
Hydrochloric Acid
Nitric Acid
Liquid Waste Spent Flux
Noise
Visual Amenity
Spent Pickle Liquor
Spent Degreasing Agent
Chromate Wastes
Note: Pickling only for HR band and wire coating; Fluxing for wire coating
Figure 3-1: Input/Output balance for continuous hot dip (sheet)coating lines
Oil/Grease
Rolling Emulsion
Alkaline Degreasing Agents
Corrosion inhibitors,
Biocides, Flocculating agents
Inert Gas, Compressed Air
Ni-electrolyte
Flux
Zinc Powder, Zn-chloride
Soap Carrier
Particles
Coated Strip
Coated Wire
Combustion Products
Oil Burn-off
Oil Mist
Acid Aerosols
Chrome
Cooling Tower Emissions
Ferrous Metals Processing Industry 275

Part B/Chapter 3
Input / Consumption Level
Zinc (coating metal) 1
Energy:
25 – 48 kg/t
natural gas
800 - 1300 MJ/t
electrical
44 - 140 MJ/t
hot water 20 - 44 MJ/t
Hydrogen
0.75 – 2.5 Nm 3 /t
Nitrogen
13 - 80 Nm 3 /t
Water 2
entry section: 8 -10 m 3 /h
coating section: 0.5 - 10.5 m 3 /h
exit section: 0.5 - 6 m 3 /h
Water total (added to the system) 0.167 – 0.4 Nm 3 /t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste air from combustion heating
Chromium 4
SO2 4
NOx 4
0 - 100
0 - 100
g/t
g/t
0 - 80
0.5 - 700
(from chemical treatment zone)
Acid aerosols
0.001 - 0.360 g/t < 0.08 - 1.7
Waste water 4
(∼0.002) - (∼5) m
Total Suspended Solids 0.04 - 11
COD 5 - 150 g/t
3 /t
g/t 0.2 - 25
Waste
23 - 750
3 :
Oily sludge 0.004 –0.3 6 kg/t
Sludge from waste water
treatment
0.1 - 1.5 kg/t
Plate scrap 1
1.5 - 36 kg/t
Zn containing material 4
(scum, surfaces mattes, slags, dust )
Dross
1
Source of data [Com-CC-2]
2
Source [EUROFER CC]
3
Single plant data, [EUROFER CC]
0 - 4.5 kg/t
4
Source of [EC Study], including untreated discharge, lower end of scattering range from [Com-CC-2]
5 3
Unit changed from mg/m to mg/l
6
data from 3 plants, included are spills of lubricants and hydraulic, for disposal or internal recycling
Table 3-1: Consumption and emission levels for the total coating line
mg/m 3
mg/m 3
mg/m 3
mg/l 5
mg/l
276 Ferrous Metals Processing Industry

B.3.2 Galvanizing of Steel
B.3.2.1 Pickling of Steel Sheet
Data from pickling in cold rolling mills also apply for this sector.
Part B/Chapter 3
Input / Consumption Level
HCl kg/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste gas 1 :
HCl 0.12 g/t
Note: Source of data [EUROFER CC]
1 Single plant data
Table 3-2: Consumption and emission levels for pickling
B.3.2.2 Degreasing
Fumes generated in degreasing and brushing are collected and scrubbed, using water or caustic
soda solution or led via a demister without scrubbing.
Spent degreasing agent and waste water from the rinsing and brushing operations are sent to
waste water treatment before release. Degreasing solution is generally regenerated and recirculated
to the degreasing baths. Oils are separated from the baths and the composition of the
alkali solution is re-adjusted.
Sometimes the solution is treated in an emulsion separation centre and then biologically treated.
[Com-CC-2]
Oil separated from the alkali solution is used as fuel for the production of heat.
Input / Consumption Level
Water 0.063 – 0.25 m 3 /t
Detergents < 0.45 kg/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Air:
Waste water:
Oil
Waste:
NaOH,
(PO4) 2-
NaOH,
(PO4) 2-
0.05 g/t
0.45 kg/t
Oily sludge 0.18 kg/t
Fe2O3, Fe SO4
Source of data [Com-CC-2], single plant data
Table 3-3: Consumption and emission levels for degreasing
Ferrous Metals Processing Industry 277

Part B/Chapter 3
B.3.2.3 Heat Treatment
Non-oxidizing type (D.F.F.):
Natural gas and coke gas, previously in some cases desulphurised, are used for firing. The naked
flame in this type of furnace is directly heating the strip surface. No degreasing of the strip is
necessary, as the oil is burnt in the furnace. However, additional air emissions, apart from the fuel
combustion products, are generated by the combustion of the oil. The pollutants released are: CO2,
CO and NOx. As the furnace is operated under reducing conditions by use of inert gases the waste
gas also contains H2, and N2.
If coke gas is used as fuel, SO2 will also be generated, with a concentration depending on the
sulphur content in the fuel.
Radiant type (R.T.F.):
Since there is no contact between the flame and the surface of the strip, air emissions are only
generated by gas combustion, consisting mainly of CO2/CO, NOx and SO2, if coke gas is used as
fuel.
Hydrogen
Nitrogen
NH3 (dissociated) 1
Input / Consumption Level
0.75 – 2.5 Nm 3 /t
13 - 80 Nm 3 /t
0.7 Nm 3 /t
Energy
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste gas:
Heat Treatment Furnace(R.T.F) 1
Carbon monoxide (CO) 1.21 – 23.3 g/t
Nitrogen oxides (NOx)
Note: Source of data [EUROFER CC], [Com-CC-2]
1
Data from 3 plants
55.4 - 105 g/t
Table 3-4: Consumption and emission levels for heat treatment
B.3.2.4 Hot Dipping (Galvanizing)
In modern facilities, the molten bath is heated by means of an electric induction systems. Older
facilities using fuel-oil or gas produce the typical emissions (fumes corresponding to each
different type of fuel). CO2, CO, NOx,; if fuel-oil or coke gas is burnt, also SO2 are emitted.
Waste generated by galvanizing are bath splashes and dross formed in the bath.
278 Ferrous Metals Processing Industry

Part B/Chapter 3
Input / Consumption Level
Zinc (coating metal) a
Energy:
25 – 48 kg/t
Output / Emission Level
Specific Emission
Waste gas from heating the zinc bath
Concentration
1 :
CO 5 - 10 g/t
NOx 2
20 - 40 g/t
SO2 2
0.2 - 0.5 g/t
Hydrocarbons 0.1 - 0.2 g/t
Soot 0.1 – 0.2 g/t
Plate scrap a
1.5 - 36 kg/t
Zn containing material a
0 - 4.5 kg/t
Note: source of data [ERM95]; a: Source of data [Com-CC-2]
1 Does not apply when electrically heated.
2 when using 0.3 % sulphur fuel oil: 110 g NOx /t and 36 gSO2/t [ERM95]
Table 3-5: Consumption and emission levels for galvanizing
B.3.2.5 Galvannealing
In modern facilities, the strip is reheated in an induction furnace. When reheating is done in
conventional gas-fired furnaces, waste gas with a composition that depends on the type of gas used
is generated.
Energy
Waste gas 1 :
Input / Consumption Level
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Carbon monoxide (CO) 0.84 g/t
Nitrogen oxides (NOx) 0.93 g/t
Note: Source of data [Com-CC-2]
1 when oil-fired, single plant data
Table 3-6: Consumption and emission levels for galvannealing
B.3.2.6 Post Treatments
Oiling
Nowadays, the oily protection is mainly applied by electrostatic oily machines, which produce
negligible emission levels.
Passivation
Cr emission data are already enclosed in the table B.3-1 on the page 254.
Phosphating
� No information submitted.
Ferrous Metals Processing Industry 279

Part B/Chapter 3
B.3.2.7 Finishing
The water + detergent method produces a temper mill emulsion that, when spent, must be collected
and sent to the waste water treatment plant. Not all installations use emulsions, some use solution
or nothing. [Com-CC-2]
Emulsion
Energy
Input / Consumption Level
Effluent from skin pass mill 1 :
(previous to the treatment)
SS (filterable)
COD
Sum of hydrocarbons
(oil + grease)
Note: Source of data [Com-CC-2]
1 single plant data
Zn total
Table 3-7: Consumption and emission levels for finishing
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
30
60
8.0
1
mg/l
mg/l
mg/l
280 Ferrous Metals Processing Industry
mg/l

B.3.2.8 Waste Water Treatment
Part B/Chapter 3
The following concentrations for selected waste water pollutants after treatment were reported:
Input / Consumption Level
Corrosion inhibitors, partly Zn-based
Biocides: sodium hypochlorite, sodium bromide
Flocculating agents:
Aluminium sulphate, polymers
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste water discharge 0.43 c m 3 Waste water
/t
1,2 :
suspended solids 3 0.04 c – 2.91 b
g/t 0.2 – 25 c mg/l
Iron 0.09 – 0.54 b
g/t 0.01 – 6 c mg/l
Nickel 0.04 - 0.004 b
g/t 0.02 c mg/l
Zinc 0.05 - 0.005 b
g/t 0.02 a – 1.23 c mg/l
Lead 0.0084 a
g/t 0.03 a mg/l
Chromium
Cr 6+

Part B/Chapter 3
B.3.4 Lead-Tin Coating of Sheet
There are no emissions of lead from the terne bath (380 - 450 ºC working temperature) as it has
been proved by extensive surveys on the environment in working places. [EUROFER CC]
From heating the terne metal and maybe the treatment baths, emissions to air (combustion
products) arise.
Emissions from the oil bath and extractors on the exit of the terne pot are extracted and passed
through a catalytic oxidizer. This oxidizes a range of hydrocarbons with molecular weights varying
from 50 to over 250 and also removes odour from the fume. Fumes from cleaners, pickling, nickel
plating and fluxing sections are passed through a water scrubber prior to emission. [ERM95]
There has been some information that oil baths (and also catalytic oxidizers) are no longer used
and that nowadays air knives are used to control coating thickness. [Com-CC-2]
Other outputs to be expected from the process are solid wastes and by-products, like spent flux
or dross, and waste water. [EUROFER CC]
Input / Consumption Level
Energy: Electricity
2.43 kWh/t
Gas
1490 MJ/t
Water 3.0 m 3 /t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Waste water discharge:
(after effluent treatment)
Suspended solids 30.0 g/t
mg/l
COD 90.0 g/t
mg/l
Chromium
Cr 6+
0.028 g/t
mg/l
n.a.
mg/l
Copper 0.014
Lead 0.155 g/t
mg/l
Nickel 0.565 g/t
mg/l
Zinc 0.266 g/t
mg/l
Iron
Emissions to Air:
9.86 g/t
NO2 27.58 g/t
HCl 10.38 g/t
SOx negligible when gas fired
Particulate negligible when gas fired
CO2 42.0 kg/t
Waste:
Filter Cake (effluent treatment) 7.52 kg/t
Caustic Waste 1.47 kg/t
Zinc Chloride 1.96 kg/t
Chromate 0.73 kgt
Oil 0.49 kg/t
Waste Sludge
Note: source of data [Com-CC-2], single plant data
10.5 kg/t
Figure 3-2: Consumption and emission levels for lead-tin coating
282 Ferrous Metals Processing Industry

Data available for one plant [UK-5/98]:
Emissions to air: particulates
VOC
all metalls
acid gases
Waste water: SS
COD
Fe
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
pH
With air knife / wet
scrubber
(after revamp)
< 1 mg/m 3
< 1 mg/m 3
< 1 mg/m 3
30 mg/m 3
400 mg/l
600 mg/l
250 mg/l
5 mg/l
2 mg/l
5 mg/l
2 mg/l
5 mg/l
6 - 11
Part B/Chapter 3
Cooling and gauge control
using oil / catalytic oxidizer
('Old system')
150 mg/m 3
100 mg/m 3
Waste: iron-rich filter cake from effluent treatment,
with high chlorine content
Ferrous Metals Processing Industry 283

B.3.5 Wire Hot Dip Coating (Galvanizing)
B.3.5.1 Continuous Pickling of Wire
Part B/Chapter 3
Pickling is done in partially diluted HCl. The HCl bath is heated with a steam- or hot-water
coil. Water is consumed in the form of rinsing water and scrubbing water and leaves the
installation ultimately as waste water. [Com BG]
HCl (expressed as 32 % HCl)
Input / Consumption Level
10 - 100 kg/t
Energy for heating the HCl-bath 1
no figure available
Scrubber / rinsing water 0.5 - 5 m 3 /t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Spent HCl containing 2 :
5 - 100 l/t
Total Cl
150 – 275
Fe
60 - 125
Waste water from scrubber / rinsing 0.5 - 5 m 3 /t no representative
figure available 3
Emissions from scrubber:
HCl
0 – 30
Note: source of data [Com BG], reference is tonnage of pickled wire
1
often the bath is heated by residual heat in the wire
2
other contaminants depending on previous steps, e.g. soap residues, pickled soap carrier, Pb...
3 huge variations
Table 3-9: Consumption and emission levels for pickling of wire
B.3.5.2 Fluxing
g/l
g/l
mg/m 3
The flux bath is heated with a steam- or hot water coil. Drying of the wire after the flux bath
can be done in an oven or through the residual heat in the wire. Often, the oven is heated with
the residual heat of the exhaust gas of the zinc bath heating. [Com BG]
Input / Consumption Level
Flux salt 0.2 - 2.5 kg/t
Energy for heating the flux-bath n.a.
Water (make-up/replace evaporation losses) 1
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Spent flux negligible
Note: source of data [Com BG], reference is tonnage of fluxed wire
1 negligible to rinsing and cooling water consumption
Table 3-10: Consumption and emission levels for fluxing of wire
B.3.5.3 Hot Dipping (Galvanizing)
The zinc bath is heated through the walls and bottom using natural gas or other fuel. Tiles of
zinc are added to the zinc bath. Through drag-in of traces of Fe, and through oxidation, dross is
formed, which has to be removed.
Ferrous Metals Processing Industry 285

Part B/Chapter 3
Following the zinc bath, the wire is cooled with water. [Com BG]
Zinc
Input / Consumption Level
15 - 150 kg/t
Energy for heating of the zinc-bath n.a.
Cooling water 0.2 - 1 m 3 /t
Bath cover material
Output / Emission Level
n.a.
Specific Emission Concentration
Zinc-containing residues (top-dross, 5 - 25 kg/t
bottom dross, waste bath cover material)
Exhaust gas of zinc bath heating 1
Emissions of zinc bath:
Zn 2
Dust 2
0 – 1 mg/m
0 – 15
3
mg/m 3
Note: source of data [Com BG]
1
typical emissions of natural gas fired furnace (unless other energy carrier is used
2
small sources can have higher concentrations, as in most countries, small sources only have to comply with a limit
for mass flow
Table 3-11: Consumption and emission levels for hot dipping of wire
B.3.5.4 Noise Issues in a Wire Plant
Excessive noise is primarily an internal occupational health issue, with precautions normally
taken to protect employees where it is not practical to prevent or reduce noise at the source. In
some instances, depending on the location of the process and noise characteristics, depending
on local off-site aspects (other noise sources, nearby residential area,...), and depending on local
plant aspects (noise reduction by the building structure), there can be a concern for noise offsite.
The main sources of noise in wire processes are:
• Rotating equipment, e.g. wet drawing machines; dry drawing machines; take-up units and
pull-through units on coating lines.
• Air-wipes or air-brushes which clean the wire using compressed air can have a high
frequency noise.
• Pay-off units of wire rod have a particular repetitive noise.
• Burners of ovens.
These operations are typically continuous operations and are operated inside a building. In this
way, the impact outside the building is minimized to such an extent, that noise generated by
these operations rarely is an issue when concerning noise off-site.
Case studies show that non-process sources outside the building, such as ventilation or plant
utilities, are the main concern in wire plants located close to e.g. a residential area. Measures
such as relocation, insulation or local enclosure can be considered for this last category of
sources.
286 Ferrous Metals Processing Industry

Teil B/Kapitel 4
B.4 MASSNAHMEN, DIE BEI DER FESTLEGUNG VON BVT FÜR
KONTINUIERLICHE SCHMELZTAUCH-VERFAHREN ZU
BERÜCKSICHTIGEN SIND
B.4.1 Bandverzinken
B.4.1.1 Allgemeine Maßnahmen/Gesamtanlage
B.4.1.1.1 Öl-undurchlässige Auffangwannen oder Keller
Beschreibung:
Feuerverzinkungsanlagen sind mit einer Reihe hydraulischer und ölgeschmierter oder gefetteter
Anlagen ausgerüstet. Diese befinden sich normalerweise in dichten Ölwannen oder ähnlichen dichten
Auffangvorrichtungen damit bei Leckagen austretendes Öl nicht in den Boden gelangen kann. [Com-
CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Minimierung des Risikos von Bodenkontamination. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Keine [Com-CC-2]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitions- und Betriebskosten sind gering [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung: Umweltvorschriften [Com-CC-2]
Referenzliteratur:
B.4.1.1.2 Recycling von ölhaltigen Abfällen
Beschreibung:
Ölhaltige Abfälle wie Öl, das in Wannen und Sümpfen anfällt, oder Schlamm, der bei der
Abwasserbehandlung in Ölabscheidern anfällt, sollten getrennt von anderen Abfällen gesammelt und
gelagert werden. Anstatt diese ölhaltigen Abfälle zu deponieren, können sie (bei integrierten
Stahlwerken) als Brennstoff im Hochofen eingesetzt werden. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmengen.[Com-CC-2]
• Erhöhte Recyclingrate. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich: Neuanlagen und bestehende Anlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Keine [Com-CC-2]
Referenzanlagen: Viele Anlagen [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Mittlere Investitions- und Betriebskosten [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung: Umweltvorschriften [Com-CC-2]
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 287

Teil B/Kapitel 4
B.4.1.2 Beizen von Stahlblech
Die Techniken, die bei der Bestimmung von BVT beim Beizen in Bandverzinkungsanlagen zu
berücksichtigen sind, sind die gleichen wie beim Beizen in Kaltwerken. Für Beschreibungen und
Kommentare zu diesen Techniken siehe Teil A, Kapitel A.4.2.1.1, A.4.2.1.4, A.4.2.1.5 bis A.4.2.1.10,
A.4.2.1.16, A.4.2.1.1 und A.4.2.1.22 bis A.4.2.1.25.
B.4.1.3 Entfettung
B.4.1.3.1 Mehrfachnutzung von Entfettungsbädern (Entfettungskaskaden)
Beschreibung:
Die Lösung aus der elektrolytischen Entfettungsstufe wird in der Sprühentfettungszone eingesetzt, sobald
ein gewisser Ölgehalt erreicht wird. Die verbrauchte Entfettungslösung aus der Sprühzone wird zur
Regenerierung verbracht. Ölhaltige Rückstände der Regenerierung werden außerhalb der Anlage
verbrannt. Die Spülwässer werden in der Hauptabwasserreinigungsanlage behandelt. Leckagen und
verschüttete Lösung werden gesammelt und behandelt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Entfettungslösungsverbrauch (Frischwasserverbrauch).
• Reduzierte Abwassermenge und Schlammanfall bei der Abwasserbehandlung. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, vorausgesetzt es ist genügend Platz vorhanden. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Gesteigerter Energieverbrauch. [Com-CC-2]
Referenzanlagen: - einige Anlagen [Com-CC-2].
Technische Betriebsdaten:
Es werden 15 m 3 /h demineralisiertes Wasser benötigt. (Bei Material, das diese Qualität benötigt, bei
einer Produktion von 68 t/h). [Com-CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Die Investitionskosten sind mittel, die Betriebskosten gering. [Com-
CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.3.2 Reinigung und Wiederverwendung von Entfettungsbädern
Beschreibung: Detailliertere Informationen siehe Kapitel D.4.3
Verbrauchte Entfettungslösungen werden z.B. mittels Ultrafiltration oder Magnetabscheidern
gereinigt. Die ölhaltigen Schlämme können im Hochofen als Reduktionsmittel eingesetzt werden. Die
behandelte Entfettungslösung wird zurückgeführt. Bild 4-1 zeigt ein Beispiel eines Kreislaufs für
Entfettungslösungen.
288 Stahlverarbeitung

Stahlband
Frischwasser
Entfettungsmittel
AUFBEREITUNG der
FRISCHLÖSUNG
ALKALISCHE
&
ELEKTROLYTISCHE
ENTFETT UNG
REZIRCULATION
der
ENTFETTUNGSLÖSUNG
MAGNET-
FILTER
Rückspülwasser
SEPARATOR
Bild 4-1: Beispiel eines Rückführungssystems für Entfettungslösung
[CC 11/99]
Teil B/Kapitel 4
Stahlba
nd
Ablauf
Wasser zur zentr alen
Abwasserbehandlung
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Verbrauch an alkalischen Chemikalien. [Com-CC-2]
• Reduziertes Abwasservolumen und reduzierte Schlammmenge in der
Abwasserbehandlungsanlage. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, wenn keine Platzprobleme mit Pumpen, Rohrleitungen,
Tank usw. auftreten. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Gesteigerter Energieverbrauch. [Com-CC-2]
Referenzanlagen:
Voest-Alpine Line 1 und 2, Aceralia Linie 2, Galtec 1 und andere [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten: Wasserverbrauch 5 m 3 /h mit den gleichen Anmerken wie oben. [Com-
CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Hohe Investitions- und Betriebskosten [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung: Umweltvorschriften [Com-CC-2]
Referenzliteratur:
B.4.1.3.3 Entfettung durch Abbrennen des Öls im Wärmebehandlungsofen
Beschreibung:
Im Wärmebehandlungsofen wird das auf der Stahloberfläche befindliche Öl verbrannt. Eine alkalische
Entfettung wird überflüssig.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Keine Emissionen ins Abwasser. [Com-CC-2]
• Kein Anfall von Abfall. [Com-CC-2]
• Luftemissionen sind geringer als bei alkalischer Entfettung. [EUROFER CC]
Stahlverarbeitung 289

Teil B/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Wenn die Anforderungen an die Oberflächensauberkeit und Zinkanhaftung nicht sehr hoch sind.
[Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Luftemissionen durch Verbrennen der Ölreste. [Com-CC-2]
Referenzanlagen: Galtec 1 [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
In einigen Fällen kann eine Entfettungseinheit für hochqualitative Anwendungen weiterhin notwendig
sein. Der Ofen ist nicht so einfach zu regeln, wie ein Ofen mit Stahlheizrohren und es entstehen
Emissionen durch den Ofen. [Com-CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Investitions- und Betriebskosten werden reduziert, weil eine vorgeschaltete Entfettungsstufe
überflüssig wird. [Com E] Betrieb und Installation sind billig. [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.3.4 Behandlung von verbrauchten Entfettungsbädern
Beschreibung: Siehe Kapitel D.4.4
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.3.5 Behandlung von alkalischem Abwasser
Beschreibung: Siehe Kapitel D.4.5
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Emissionen ins Abwasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
290 Stahlverarbeitung

B.4.1.3.6 Absaugsysteme und Abgasreinigung für Entfettungsbäder
Teil B/Kapitel 4
Beschreibung:
Dämpfe, die bei der Entfettung entstehen, werden abgesaugt und über Wäscher oder Nebelabscheider
gereinigt. Das anfallende Abwasser wird in der Abwasserbehandlungsanlage gereinigt.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion diffuser Emissionen.
• Reduzierte Emission von Entfettungsdämpfen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen mit Entfettungsanlagen. [Com-CC-2]
• Bei bestehenden Anlagen, wenn kein Platzproblem vorhanden ist. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Wäscher: Wasserverbrauch (Verdunstung) und Schlammanfall in der
Abwasserbehandlungsanlage. [Com-CC-2]
• Nebelabscheider: in Abhängigkeit von der Reinigungstechnik, Behandlung von Sprühwasser oder
Lösemitteln. [Com-CC-2]
Referenzanlagen: - diverse [Com-CC-2], Jenn An, Taiwan [Danieli]
Technische Betriebsdaten:
5 m 3 /h Kreislaufwasser (Verdampfung) bei einer Produktion von 66 t/h .[Com-CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Mittel [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Lokale Bestimmungen oder Anforderungen der örtlichen Behörden [Com-CC-2]
Referenzliteratur:
B.4.1.3.7 Einsatz von Abquetschrollen
Beschreibung:
Am Stahlband anhaftende Entfettungslösung oder Spülwasser wird durch Abquetschrollen beim
Verlassen der jeweiligen Behandlungssektion entfernt. Hierdurch werden Ausschleppung und
Verschleppung von Prozesslösungen in nachfolgende Prozessbäder und die Verunreinigung von
Spülwasser minimiert. [Com-CC-2]
Bild 4-2 zeigt das Beispiel einer chemischen Vorbehandlungsabteilung einer kontinuierlichen
Bandverzinkung mit Abquetschrollen und Kaskadenspülung (für effizienten Wassereinsatz).
Stahlverarbeitung 291

Teil B/Kapitel 4
Band
1 Alkalische Entfettung
2 Elektrolytische Entfettung
3 Bürsten 4 Spüle 1
5 Spüle 2
6 Spüle 3
Abquetschrollen
Alkalische Entfettung Elektrolytische Entfettung Bürsten Spülen
1 2
Frische Lösung
Recycling-
Einheit
Abwasser,
Slchlamm
3
4
Abwasser
5 6
Bild 4-2: Chemische Behandlungsabteilung einer Bandverzinkungsanlage (Beispiel)
[CC 11/99]
Frischwasser
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Rohstoffverbrauch. [Com-CC-2]
• Reduzierte Abwassermenge und Schlammanfall bei der Abwasserbehandlung. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen mit Entfettungs- und Spüleinheiten. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Keine [Com-CC-2].
Referenzanlagen: viele Anlagen [Com-CC-2].
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Investitionskosten sind nicht sehr hoch und Betriebskosten sind gering. [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.4 Wärmebehandlung
B.4.1.4.1 NOx-arme Brenner
Beschreibung: Siehe Kapitel D.2.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Geringere CO- und NOx-Emissionen. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, manchmal nicht möglich, wenn das Gas mit Gas vorgeheizt
wird. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Gesteigerter Energieverbrauch.
Referenzanlagen:
Voest- Alpine HDG Linen 1- 2, Aceralia Line 2, Galtec 1 und viele andere. [Com-CC-2]
292 Stahlverarbeitung
Band

Teil B/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Konzentrationen zwischen 300 und 500 mg/Nm 3 für NOx und zwischen 10 und 20 mg/m 3 für CO
werden erreicht. [Com-CC-2]
Andere Quellen berichteten (für NOx) 250 – 400 mg/Nm 3 . [Com2 A]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Teure Technik aufgrund von Betriebskosten (höhere Verbräuche)
und Investitionskosten. [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.4.2 Vorwärmen der Verbrennungsluft mit Abgasabwärme
Beschreibung: Siehe Kapitel D.1.1 und D.1.2
Die Restwärme des Abgases wird in Wärmetauschern (regenerative Brenner, rekuperative Brenner
oder externe Rekuperatoren, siehe Teil D) zurückgewonnen und teilweise an die Verbrennungsluft
abgegeben. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Energieverbrauch. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen. [Com-
CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Anstieg der NOx-Emissionen [Com-CC-2]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: mittel, Betriebskosten: gering [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.4.3 Vorwärmen des Bandes mit Abgasabwärme
Beschreibung:
Nach dem Eingangsbandspeicher durchläuft das Band beim Überbrücken der zum Verschweißen
nötigen Zeit eine Vorwärmzone, in der die Restwärme des Abgases genutzt wird. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Energieverbrauch. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen;
abhängig von der im Abgas noch enthaltenen Wärme. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: mittel, Betriebskosten: gering [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 293

Teil B/Kapitel 4
B.4.1.4.4 Dampferzeugung mit Abgasabwärme
Beschreibung:
Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Energieverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen;
abhängig von der im Abgas noch enthaltenen Wärme. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten: Anstieg des Korrosionsrisikos durch mögliche Kondensation von Wasser.
Wichtig ist die Nähe eines Abnehmers für den erzeugten Dampf.
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: hoch, Betriebskosten: mittel [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.4.5 Induktive Heizsysteme
Beschreibung:
Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.5 Tauchbeschichtung (Feuerverzinken)
B.4.1.5.1 Behandlung von Krätze
Beschreibung:
In Bandverzinkungsanlagen fallen mehr als 10 % des verbrauchten metallischen Zinks als Krätze, im
Wesentlichen Zn und ZnO, an der Oberfläche des geschmolzenen Zinkbades an. Wegen der
möglichen negativen Einflüsse auf die Qualität des verzinkten Stahlproduktes wird die Krätze manuell
entfernt. Der entstehende Reststoff kann direkt an Zinkproduzenten abgegeben werden oder wird in
der Anlage weiterbehandelt, um eine Zinkasche zu erzeugen, die nur noch 20 % des Volumens hat und
für einen höheren Preis an die Zinkindustrie abgegeben werden kann. Bild B.4-3 zeigt das Schema
einer Zinkrückgewinnungsanlage. [DFIU]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
Anwendungsbereich:
294 Stahlverarbeitung

Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Kessel
-wand
Krätze-Aufgabe
Fluxmittel-Aufgabe
Reaktor
Bild 4-3: Schema eines Rückgewinnungssystems für Zink aus Krätze
[DFIU-99]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.5.2 Externe Verwertung von Zinkschlacke
Teil B/Kapitel 4
Abgas
(Wäscher)
Rückgewonnene
Zinkoxide
Recovery.dsf
Beschreibung:
Zinkschlacke wird gesammelt und an Zinklieferanten zur Rückgewinnung des Zinkgehaltes
abgegeben. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge. [Com-CC-2]
• Ressourcenschonung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Keine [Com-CC-2]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Stahlverarbeitung 295

Teil B/Kapitel 4
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitions- und Betriebskosten sind gering. [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Ökologische und ökonomische Beweggründe [Com-CC-2]
Referenzliteratur:
B.4.1.6 Galvannealing
B.4.1.6.1 Induktive elektrische Öfen
Beschreibung:
Induktive elektrische Öfen sind eine relativ neue Technologie, die bei Schmelztauchverfahren
angewendet wird. Sie kann beim Galvannealing, aber auch beim Trocknen von organisch
beschichtetem Band eingesetzt werden. Die Technik ist im eigentlichen Sinne nicht neu, sie existiert
seit etwa 5 Jahren, aber sie wird kontinuierlich verändert (z.B. Änderungen in der Frequenz o.ä.)
Die Anwendung kann die Emissionssituation von konventionellen Öfen verbessern, da keine
Luftemissionen am Ofen entstehen. Mitunter kann der Strompreis jedoch zu hoch sein. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Luftemissionen.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.7 Nachbehandlung
B.4.1.7.1 Abdeckung für die Bandeinölmaschine
Beschreibung:
Es wurden keine Beschreibung und keine technischen Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Ölnebelemissionen in die Luft. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen mit Bandeinölvorrichtungen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: mittel, Betriebskosten: gering [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
296 Stahlverarbeitung

B.4.1.7.2 Elektrostatisches Einölen
Teil B/Kapitel 4
Beschreibung:
Leicht erwärmtes Öl (Korrosionsschutz- oder Tiefziehöl) wird elektrostatisch auf der Zinkoberfläche
niedergeschlagen. Die Maschine ist gekapselt und überschüssiges Öl wird gesammelt und
zurückgeführt. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Ölverbrauch.
• Reduzierte Ölemissionen. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Keine [Com-CC-2]
Referenzanlagen: alle Anlagen bei SIDMAR. [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Es können keine trockenen Schmiermittel/Schutzschichten aufgetragen werden. [Com-CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: hoch, Betriebskosten: mittel [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.7.3 Reinigung und Wiederverwendung von Phosphatierlösung
Beschreibung:
Die Phosphatierlösung wird bei der Rückführung gefiltert. Nur ein kleiner Teil der verbrauchten
Lösung wird von Zeit zu Zeit ausgeschleust und extern behandelt. Das Abwasser der Spülsektion wird
ebenfalls in einer Abwasserbehandlungsanlage gereinigt. Dies kann ggf. auch extern – außerhalb der
Anlage - erfolgen. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Verbrauch an Phosphatierungschemikalien. [Com-CC-2]
• Reduzierte Abwassermenge/-ableitung und Schlammanfall bei der Abwasserbehandlung. [Com-
CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, wenn genügend Platz für die Nachrüstung vorhanden ist.
[Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch. [Com-CC-2]
Referenzanlagen: Voest-Alpine [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: mittel, Betriebskosten: mittel [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: Voest Alpine, internes Dokument. [Com-CC-2]
B.4.1.7.4 Reinigung und Wiederverwendung von Chromatierlösungen
Beschreibung:
Die Chromatierlösung wird bei der Rückführung gefiltert. Nur ein kleiner Teil der verbrauchten
Lösung wird von Zeit zu Zeit ausgeschleust und extern behandelt. Das Abwasser der Spülsektion wird
Stahlverarbeitung 297

Teil B/Kapitel 4
ebenfalls in einer Abwasserbehandlungsanlage gereinigt. Dies kann ggf. auch extern – außerhalb der
Anlage - erfolgen. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Verbrauch an Chromatierungschemikalien. [Com-CC-2]
• Reduzierte Abwassermenge/-ableitung und Schlammanfall bei der Abwasserbehandlung. [Com-
CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, wenn genügend Platz für die Nachrüstung vorhanden ist.
[Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch [Com-CC-2].
Referenzanlagen: Voest Alpine [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: mittel, Betriebskosten: mittel [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: Voest Alpine, internes Dokument. [Com-CC-2]
B.4.1.7.5 Abdeckungen für Prozessbäder und Lagertanks
Beschreibung:
Lagertanks und Tanks für die chemische Behandlung werden abgedeckt (Absaugsysteme), um die
Abgase und aggressiven Dämpfe zu erfassen. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Vermeidung von diffusen Emissionen von Chemikaliendämpfen. [Com-CC-2]
• Reduktion des abgesaugten Luftvolumens. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Voest-Alpine Line 1 und 2, Aceralia Line 2 [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: mittel, Betriebskosten: gering [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.7.6 Einsatz von Abquetschrollen
Beschreibung:
Am Stahlband anhaftende Prozesslösungen werden durch Abquetschrollen beim Verlassen der
jeweiligen Behandlungssektion entfernt. Hierdurch werden Ausschleppung und Verschleppung von
Prozesslösungen in nachfolgende Sektionen und der Verlust von Chemikalien minimiert. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Rohstoffverbrauch. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen mit Passivierung. [Com-CC-2]
298 Stahlverarbeitung

Medienübergreifende Effekte: Keine [Com-CC-2]
Referenzanlagen: viele Anlagen [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Investitionskosten sind nicht sehr hoch und Betriebskosten sind gering. [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Teil B/Kapitel 4
B.4.1.7.7 Erzeugung von deionisiertem Wasser mittels Umkehrosmose
Beschreibung:
Zur Bereitung von Prozesslösungen und zum Spülen wird deionisiertes Wasser benötigt. Dies wurde
(früher) durch Entsalzung in Ionenaustauschfiltern erzeugt. Diese Filter benötigen jedoch Chemikalien
und Wasser zur Regenerierung und erzeugten Salzlösungen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Chemikalienverbrauch und Vermeidung von Abwasseremissionen.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, wenn die Deionisieranlage ersetzt werden muss.
Referenzanlagen: Voest- Alpine Line 1 und 2
Medienübergreifende Effekte: Keine
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Investitionskosten sind hoch, aber die Betriebskosten sind mittel.
Motivation für die Implementierung: Ökologische und ökonomische Beweggründe.
Referenzliteratur:
B.4.1.8 Fertigbearbeitung
B.4.1.8.1 Auffangen und Behandlung von Dressieremulsionen
Beschreibung:
Verbrauchte Lösungen, die Zinkpartikel und Korrosionsschutzmittel enthalten, werden in der
Abwasserbehandlungsanlage gereinigt. Das Wasser kann in den Prozess zurückgeführt werden oder in
einem anderen verwendet werden. Verbrauchte Emulsionen des Dressiergerüstes sollten aufgefangen
und der Abwasserbehandlung zugeführt werden. [EUROFER CC]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abwasserbelastung (95 %.) [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen mit Dressieranlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte: Keine
Referenzanlagen: Galtec, Aceralia Line 2, Voest-Alpine HDG 1 und 2 [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Die Investitionskosten sind hoch, die Betriebskosten mittel. [Com-CC-2]
Stahlverarbeitung 299

Teil B/Kapitel 4
Motivation für die Implementierung:
Umweltanforderungen, Kostensenkung, Erhöhung der Ausbringung und Qualitätsanforderungen
[Com-CC-2]
Referenzliteratur:
B.4.1.9 Abwasserbehandlung
Üblicherweise wird in den Abwasserbehandlungsanlagen nicht nur das Abwasser aus der
Bandverzinkung behandelt, sondern auch das aus anderen Walzwerkseinheiten. Normalerweise
bestehen die Anlagen aus drei verschiedenen Kreisläufen für chromhaltiges, ölhaltiges und
allgemeines Abwasser.
B.4.1.9.1 Chromhaltiges Abwasser
Beschreibung:
Aufgabe der Behandlung von chromhaltigem Abwasser ist die Entfernung von Chrom-Ionen,
hauptsächlich von Cr(VI) - wegen seiner höheren Toxizität - und von Cr(III). In der
Behandlungsanlage wird Cr(VI) mit Natriumbisulfit oder Eisen(III)chlorid zu Cr(III) reduziert.
Eisen(III)chlorid wird hierbei wegen der günstigeren pH-Wertbedingungen bevorzugt. Die Reaktionen
mit Natriumbisulfit erfordern einen viel niedrigeren pH-Wert und haben daher einen höheren
Säureverbrauch. [EUROFER CC]
Es findet die folgende Reaktion statt: Cr 6 + 3 Fe 2+ ----------> Cr 3 + 3 Fe 3+
In der folgenden Stufe wird durch Zugabe von Löschkalk und dem damit verbundenen Anstieg des
pH-Wertes Cr 3+ ausgeschieden: Cr 3+ + 3 OH - ----------> 3 Cr(OH)3
Gleichzeitig mit dem Chromhydroxid wird das Eisenhydroxid ausgeschieden. Der entstehende
Schlicker wird in einem Dekantiergefäß behandelt, mit Kalkmilch inertisiert und anschließend in einer
Filterpresse entwässert. Eine Behandlung mit Polymeren, um eine Flockung zu erzielen, ist ebenfalls
möglich. [EUROFER CC], [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Chromemissionen ins Abwasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.9.2 Ölhaltiges Abwasser
Beschreibung:
Abwasser aus den Entfettungsanlagen wird durch Zugabe von Salzsäure neutralisiert. Steht saures
Abwasser aus anderen Prozessschritten (z.B. saures Spülwasser) zur Verfügung und kann dieses nicht
rezirkuliert werden, so kann auch dieses zur Neutralisation verwendet werden. [Weigel] Danach wird
das Abwasser zunächst in einem Tank homogenisiert, gefolgt von einem Koagulationsprozess und
einer Flockungsstufe [EUROFER CC].
300 Stahlverarbeitung

Teil B/Kapitel 4
Zur Koagulation werden Eisenchlorid und Salzsäure zudosiert. Zur Flockung erfolgt eine Behandlung
mit Polymeren, wie Aluminiumpolychlorid und anderen Polyelektrolyten. [EUROFER CC]
Nach der Flockung wird das Abwasser in einen Flotationstank geleitet, in dem drei Phasen getrennt
werden:
a) ausgeflockte ölhaltige Schlämme
b) Sedimentschlämme
c) Wasser (das zurückgeführt werden kann).
Ausgeflockte Ölschlämme schwimmen durch das Eindüsen von unter Druck stehendem (mit Luft
gesättigtem) Wasser durch den Boden des Flotationsbeckens als Schaum an die Oberfläche. Die im
Wasser absorbierte Luft wird freigesetzt und bildet kleine Bläschen, die an dem ausgeflockten
Ölschlamm anhaften und für den Auftrieb sorgen. An der Oberfläche kann der Schaum durch
geeignete Techniken abgezogen werden. [EUROFER CC]
Andere Optionen / Behandlung von verbrauchter Entfettungslösung
Basische Emulsionen könnten auch in einer zentralen Anlage behandelt werden. Zunächst erfolgt
mittels Schwerkraft eine Trennung in drei Phasen. Die oberste Schicht wird in einer Ölabteilung
behandelt, während die mittlere Phase in einer Emulsionseinheit weiterbehandelt wird. Der Bodensatz
besteht aus Schlamm und wird separat behandelt. Durch Ultrafiltration wird die Emulsion in Wasser
und Öl aufgetrennt. Der Wasseranteil wird zur Reduzierung des CSB in einer konventionellen
biologischen Reinigungsstufe behandelt. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von Ölemissionen im Abwasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitions- und Betriebskosten sind hoch, jedoch sind die
Reduktionspotentiale ebenfalls hoch. [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung: Umweltvorschriften [Com-CC-2].
Referenzliteratur:
B.4.1.9.3 Allgemeines Abwasser
Beschreibung:
Die Behandlung besteht aus einer Flockung, gefolgt von Filtration und Kühlung. Zur Verbesserung
der Abscheidung von Öl und Feststoffen werden kleine Mengen an Koagulationsmitteln und
Polyelektrolyten zugegeben (Mikroflockung). Wasser und Flockungshilfsmittel werden über 2-
Schicht-Sandfilter und Anthrazitfilter geleitet, die die gebildeten Stoffe zurückhalten. Das gefilterte
Wasser wird in Kühltürmen gekühlt. Die in den Filtern zurückgehaltenen Schlämme werden entfernt
und in Filterpressen für die Verwertung entwässert. [EUROFER CC]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von Schadstoffen im Abwasser.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Stahlverarbeitung 301

Teil B/Kapitel 4
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Substanz Konzentration
[mg/l] 1
Probenart Messungen in 1998
Betreiber/Behörde
Fe 1,5 Qualifizierte Stichprobe 28/5
Öl 0,2 Qualifizierte Stichprobe 28/5
Schwebstoffe 10 Qualifizierte Stichprobe 28/5
Cr < 0,006 Qualifizierte Stichprobe 28/5
Ni 0,01 Qualifizierte Stichprobe 28/5
Zn 0,04 Qualifizierte Stichprobe 28/5
Bemerkung: Datenquelle: Senator für Bau und Umwelt, Bremen. Anlage: BREGAL, in Bremen.
1) 3
Mittelwerte der qualifizierten Stichproben von 1998. Abwasservolumen: 135549 m
Tabelle 4-1: Schadstoffkonzentrationen im Abwasser von Bandverzinkungsanlagen [Com2 D]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.1.10 Kühlwassersysteme
B.4.1.10.1 Geschlossene Kühlwasserkreisläufe
Beschreibung: Siehe Kapitel D.9.2
Separate und geschlossene Kühlkreisläufe mit Rückkühlung über Kühltürme oder
Plattenwärmetauscher.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Ressourcenschonung [Com-CC-2].
• Reduzierter Energieverbrauch. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bei wesentlichen Modernisierungsmaßnahmen an bestehenden Anlagen. [Com-
CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: hoch, Betriebskosten: gering [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung: Standortspezifische Aspekte bestimmen die Wahl des
Kühlsystems und die Anwendbarkeit bei bestehenden Anlagen. [Com-CC-2]
Referenzliteratur:
B.4.1.10.2 Wiederverwendung von Kühlwasser
Beschreibung:
Implementierung eines Wasserkreislaufes, um das Kühlwasser in den Prozess zurückzuführen oder in
einem anderen Prozess zu verwenden. [Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Ressourcenschonung [Com-CC-2].
• Reduzierter Energieverbrauch. [Com-CC-2]
302 Stahlverarbeitung

Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen. [Com-CC-2]
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Viele Anlagen [Com-CC-2]
Technische Betriebsdaten:
Die Rezirkulationsrate des Kühlwassers kann leicht 90 % übersteigen. [Com-CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Investitionskosten: hoch, Betriebskosten: mittel [Com-CC-2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.2 Feueraluminieren und Beschichten mit Blei-Zinn-
Legierungen (Tern)
Teil B/Kapitel 4
Die Techniken, die bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigen sind, sind im Wesentlichen die
gleichen wie beim Bandverzinken, wenn die gleichen Prozesse angewendet werden (z.B. Beizen,
Passivieren usw.). Einige zusätzliche Maßnahmen, die beim Beschichten mit Blei-Zinn-Legierungen
zu berücksichtigen sind, werden nachfolgend dargestellt:
B.4.2.1 Vernickeln
Beschreibung:
Die elektrolytische Vernickeleinheit ist gekapselt und das Abgas wird über Nasswäscher gereinigt.
[Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion von Luftemissionen, speziell von diffusen Emissionen
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.2.2 Tauchbeschichten
B.4.2.2.1 Luftmesser zur Regelung der Beschichtungsdicke
Beschreibung:
Zur Kontrolle der Beschichtungsdicke werden Luftmesser (gerichteter Luftstrahl aus einer breiten
Flachdüse) eingesetzt, die überschüssiges Blei von der Oberfläche des Bandes entfernen (abblasen).
[Com-CC-2]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Keine Emissionen von VOC und Kohlenwasserstoffen in die Luft (wie ansonsten bei Ölbädern).
[Com-CC-2]
• Kein Anfall von Ölabfall. [Com-CC-2]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Stahlverarbeitung 303

Teil B/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: British Steel, Brierley Hill, UK
Technische Betriebsdaten:
Reduktion von VOC von 150 mg/m 3 auf < 1 mg/m 3 [UK 5/98]
Nachverbrennung der Emissionen ist nicht erforderlich. [Com-CC-2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
304 Stahlverarbeitung

B.4.3 Drahtverzinken (Feuerverzinken)
B.4.3.1 Kontinuierliches Beizen von Draht
B.4.3.1.1 Geschlossene Beiztanks / Behandlung der abgesaugten Luft
Teil B/Kapitel 4
Beschreibung:
Die Säurebäder müssen mit Hauben oder Abdeckungen versehen sein und unter Unterdruck stehen,
oder es müssen vergleichbare Kapselungen installiert sein. Die abgesaugte Luft kann durch Waschen
mit Wasser in Füllkörper- oder Plattenwäschern gereinigt werden. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduktion der diffusen Emissionen aus Beizprozessen (Säuredämpfe und Aerosole).
● Reduktion von Säuredämpfen und Aerosolen durch Wäsche.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen, insbesondere, bei Einsatz von erhitzter und konzentrierter
Säure.
• Ebenfalls anwendbar bei kontinuierlichen Anlagen zum Glühen und Patentieren mit HCl-Inline-
Reinigung.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Die meisten Anlagen, die kontinuierlich bei hohen Temperaturen oder mit hohen HCl-
Konzentrationen beizen, sind mit Wäschern ausgestattet. [CET-BAT]
Technische Betriebsdaten:
Typische Emissionsgrenzen (Konzentrationen) liegen bei: < 20 bis < 30 mg HCl/Nm3. Diese Werte
können mit Wasser als Waschmedium erzielt werden (eine Zugabe von NaOH ist nicht notwendig).
[CET-BAT]
Plattenwäscher erzielen < 30 mg HCl/Nm 3 . Sie haben einen geringeren Wasserverbrauch und damit
auch einen geringeren Abwasseranfall. Bei einigen Anwendungen (z.B. bei hohem Säureverbrauch,
hoher Säuretemperatur) ist eine komplette Wiederverwertung des Wäscherabwassers zur Verdünnung
von Frischsäure möglich. [Com BG2]
Füllkörperwäscher erzielen < 20 mg HCl/Nm 3 , aber mit einem höheren Wasserverbrauch als
Plattenwäscher. Dies führt zu einer größeren Abwassermenge. [Com BG2]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.1.2 Beizkaskaden
Beschreibung:
Beizkaskaden bestehen aus zwei oder mehreren hintereinander geschalteten Beizbecken. Die Säure
fließt (kontinuierlich oder diskontinuierlich) im Gegenstrom von einem Becken ins nächste. Dies
ermöglicht eine effektive Säureausnutzung bei guten Beizergebnissen. Auf diese Weise wird eine
höhere Umwandlung der Säure zu Metallsalzen erzielt, was zu einem geringeren Säureverbrauch führt.
[CET-BAT]
Stahlverarbeitung 305

Teil B/Kapitel 4
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduzierter Frischsäureverbrauch.
● Reduzierter Anfall von Altsäure (Abfall).
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
● Bei bestehenden Anlagen kann die Verfügbarkeit von Platz ein begrenzender Faktor sein.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Bei Beizkaskaden sind zusätzliche Beiztanks notwendig, es reicht nicht aus, einen bestehenden Tank
in zwei Sektionen zu teilen. Das Gebäude, in dem die Beize steht, muss ausreichend dimensioniert
(Extragebäude) und mit säurebeständigen Fußböden, Auffangwannen und einem eigenen
Pumpensystem ausgestattet sein. Abhängig von der Anwendung sind für die Kaskade eine zusätzliche
Abdeckung, ein Absaugsystem und ein Wäscher erforderlich. [Com BG2]
Die Zusatzkosten hängen stark von der Kapazität der Beizlinie ab, geschätzt werden 0,2 – 0,5
Millionen Euro. [Com BG2]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.1.3 Eindampfverfahren zur Rückgewinnung von Salzsäure
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.9.2
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion des Frischsäureverbrauches, reduzierte Frischsäureproduktion (Ressourcen, Energie).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Für HCl ist Rückgewinnung mittels Eindampfverfahren zwar ein technisch
verfügbares Verfahren, wird jedoch wegen der wesentlichen Investitionen und der Energiekosten
selten angewendet.
Technische Betriebsdaten:
B.4.3.1.4 Rückgewinnung der ungebundenen Säure
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.9.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduzierter Frischsäureverbrauch.
● Reduzierter Anfall von Altsäure (Abfall).
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
306 Ferrous Metals Processing Industry

Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.1.5 (Externe) Regenerierung von verbrauchter Säure
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.10
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduktion von Säureabfall.
Teil B/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
● Regenerierungsanlagen erfordern einen Mindestdurchsatz, d.h. eine Mindestmenge an
verbrauchter Säure, die behandelt wird, die weit über dem liegt was in einer einzelnen
Drahtverzinkerei anfällt.
● Die Drahtindustrie ist bei der Regenerierung von Säure von externen Firmen abhängig.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.1.6 Verwertung von verbrauchter Säure als Sekundärrohstoff
Beschreibung:
Die chemische Industrie verwendet verbrauchte Beizsäure als Sekundärrohstoff zur Herstellung von
FeCl3 und zu einem kleineren Teil für die Herstellung von Pigmenten. Die Möglichkeit einer
Verwertung von verbrauchter Säure bei der Herstellung wertvoller Chemikalien ist in vielen Gebieten
Europas gegeben. Einige Verwerterfirmen stellen (oder müssen stellen) strikte Anforderungen
hinsichtlich der Grenzen der Verunreinigung der Säuren mit einigen Metallen. Einige Firmen haben
vor kurzem spezielle Verfahren entwickelt und patentieren lassen, um z.B. Zn oder Pb aus Säuren zu
entfernen. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
● Reduktion von Säureabfall.
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 307

Teil B/Kapitel 4
B.4.3.1.7 Optimierte Spülpraktiken und Kaskadenspülung
Beschreibung:
Gegenstrom-Spülkaskaden in Kombination mit Maßnahmen zur Minimierung von
Badverschleppungen durch geeignete Abstreifer (Luftmesser, Tupfer, Abtropfleisten usw.);
kontinuierliche Überwachung der Wasserqualität, Wiederverwendung von Wasser/Verwertung von
Spülwasser in anderen Prozessen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Wasserverbrauch, geringere Kosten für die Wasserbehandlung. [Com BG2]
• Reduzierte Verschleppung von Eisen-Ionen ins Flussmittelbad (verlängerte Standzeit des
Flussmittelbades, reduzierte Verschleppung von Fe ins Zinkbad).
Anwendungsbereich:
● Neuanlagen und bestehende Anlagen.
● Bei bestehenden Anlagen kann die Verfügbarkeit von Platz ein begrenzender Faktor sein.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.2 Fluxen
B.4.3.2.1 Gute Betriebsführung (’Good Housekeeping’) und Badpflege
Beschreibung:
Eine übermäßig hohe Eisenkonzentration im Flussmittelbad verursacht eine Verschleppung von Fe ins
Zinkbad. Jedes Kilo Eisen, das ins Zinkbad gelangt, verursacht den Verlust von 25 bis 30 kg Zn durch
die Bildung von Krätze. Daher sollte der Eisengehalt so gering wie möglich gehalten werden, z.B.
durch geeignete Spül- und Abstreiftechniken in der Spülsektion, und sorgfältig kontrolliert werden.
[CET-BAT]
Ein Flussmittelbecken sollte keinen Überlauf haben. Abwasser aus dem Flussmittelbad sollte auf einen
oder einige wenige Badwechsel im Jahr zur Instandhaltung und Reinigung beschränkt sein. Dies ist
leicht durch eine Minimierung der Ausschleppung von Spülwasser zu erreichen. So wird verhindert,
dass Ammoniak in die Abwasserbehandlung gelangt. (Anmerkung: Ammoniak wird durch die
typischen physikalisch-chemischen Abwasserbehandlungsverfahren in einer Drahtverzinkerei nicht
entfernt.) [CET-BAT]
Der Verbrauch an Flussmittel kann durch eine gute Drahtvorbereitung, häufige Kontrolle der
Flussmittelsalzkonzentration im Flussmittelbad etc. optimiert werden. Da es viel einfacher ist,
kontinuierlich eine gerade ausreichende Menge an Flussmittel auf einen Draht aufzutragen, als dies bei
komplexem Verzinkungsgut der Fall ist, liegen die Verbräuche bei Drahtverzinkereien viel niedriger
als in Stückverzinkereien. Als Resultat können in einer gut geführten Drahtverzinkerei übermäßige
Bildung von Staub und Flussmitteldämpfen vermieden und geringe Staub- und Metallemissionen auch
ohne einen Filter realisiert werden. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Verlängerte Standzeit von Flussmittelbädern.
• Reduzierter Abfallanfall (Krätze) und reduzierte Emissionen beim nachfolgenden
Tauchbeschichtungsvorgang.
308 Ferrous Metals Processing Industry

Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.2.2 Regenerierung von Flussmittelbädern (innerbetrieblich)
Teil B/Kapitel 4
Beschreibung:
Durch Einschleppung von Spülwasser und durch Korrosion des Drahtes gelangt Fe(II) in das
Flussmittelbad. Durch Sauerstoff, der aus der Umgebungsluft absorbiert wird, wird Fe(II) zu Fe(III)
oxidiert. Dieses fällt als Fe(OH)3 aus. Nach ein paar Wochen oder Monaten wird die Produktionslinie
gestoppt und das Fe(OH)3 kann sich absetzen. Der entstehende Schlamm wird entfernt und deponiert.
Die flüssige Phase kann ins Flussmittelbad zurückgeführt werden.
Wenn die Oxidation durch den Sauerstoff der Umgebungsluft nicht ausreicht, kann entweder die
Einschleppung von Fe(II) reduziert werden (siehe B.4.3.1.7) oder es können andere
Oxidationsverfahren angewendet werden (H2O2 siehe D.7.1.1 oder elektrolytische Oxidation siehe
D.7.1.2).
Wenn die Bildung von Fe(OH)3 zu schnell erfolgt und durch gelegentliches Anhalten der Anlage und
Abziehen nicht unter Kontrolle gehalten werden kann, kann der Schlamm auch kontinuierlich in einem
Absetzbecken abgezogen werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Anfall von verbrauchtem Flussmittelbad.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Ziel ist es, den Anfall von verbrauchtem Flussmittel zu minimieren oder ganz zu verhindern. Viele
Drahtverzinker erreichen dies durch reine Vermeidung der Einschleppung von Fe(II), nicht durch
Investitionen in Regenerationsverfahren. Ein Vergleich von Flussmittelbädern in typischen
Stückverzinkereien und Drahtverzinkereien zeigt, dass die Einschlepprate für Fe(II) pro m 2 verzinkter
Ware in Drahtverzinkereien etwa 2 - 5 % der Rate in Stückverzinkereien ausmacht. In den Fällen, in
denen durch Vermeidung der Einschleppung die Menge an verbrauchtem Flussmittel sehr gering
gehalten werden kann, ist die Investition in eine Regenerationseinheit nicht gerechtfertigt.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 309

Teil B/Kapitel 4
B.4.3.2.3 Wiederverwertung von verbrauchtem Flussmittel (extern)
Beschreibung:
Verbrauchte Flussmittelbäder werden zum Recycling an externe Firmen, normalerweise
Flussmittellieferanten, abgegeben. Die Salze der verbrauchten Lösung können zur Herstellung von
Flussmitteln verwendet werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Th. Goldschmidt, Deutschland
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.2.4 Geschlossene Flussmittelbäder
Ein Flussmittelbad, eine erwärmte, wässrige Lösung von ZnCl2, NH4Cl und ggf. anderer Salze,
emittiert nur Wasserdampf. Flussmittelbäder könnten mit einer Haube oder Abdeckung versehen
werden. Dies hätte den Vorteil Wärmeverluste bei erwärmten Flussmittelbädern zu verringern. [CET-
BAT]
Geschlossene Flussmittelbäder werden jedoch nicht als BVT angesehen, weil die entstehenden
Dämpfe ungefährlich sind und die Vorteile für die Umwelt im Vergleich zu den Kosten zu klein sind.
[Com2 B]
B.4.3.3 Schmelztauchbeschichtung (Feuerverzinken)
B.4.3.3.1 Zinkbad: Gute Betriebsführung (’Good Housekeeping’)
Beschreibung:
Die wichtigsten Maßnahmen einer guten Betriebsführung sind:
• Bildung einer Schutzschicht auf dem Zinkbad (Feststoffe) oder Verwendung einer Abdeckung für
das Bad. Dies minimiert die Zinkverluste durch Oxidation, minimiert die Entstehung von
Flussmitteldämpfen und reduziert drastisch die Wärmeverluste des Zinkbades.
• Feuchtigkeit, die ins Zinkbad gerät, verdampft explosionsartig. Diese Quelle für
Zinkstaubemissionen kann eliminiert werden, wenn der Draht bei Eintritt in das Zinkbad trocken
ist. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Durch gute Betriebsführung ist es möglich, ein Feuerverzinkungsbad mit sehr niedrigen Zink- und
Staubemissionen zu fahren (weniger als 5 mg/Nm 3 Zn, weniger als 10 mg/Nm 3 Staub). [CET-BAT]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
310 Ferrous Metals Processing Industry

B.4.3.3.2 Emissionserfassung und Behandlung der abgesaugten Luft
Teil B/Kapitel 4
Beschreibung:
Wenn eine gute Betriebsführung aus irgendeinem Grund nicht ausreicht, um geringe Zink- und
Staubemissionen zu erzielen, können Hauben oder Abdeckungen über dem Bad und Absaugsysteme
mit Filtern installiert werden. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.3.3 Rauchreduzierte Flussmittel
Beschreibung:
In rauchreduzierten Flussmitteln ist Ammoniumchlorid teilweise durch andere Alkalichloride ersetzt
(z.B. Kaliumchlorid).
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Luftemissionen.
• Reduktion von Hartzink.
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.3.4 Lagerung zinkhaltiger Reststoffe
Beschreibung:
Zinkabfälle stammen aus dem Zinkbad (Zinkoberschlacke, Zinkunterschlacke, verbrauchte
Badabdeckung). Diese Reststoffe sollten getrennt gelagert und vor Regen und Wind geschützt werden.
Hinsichtlich einer Verwertung oder endgültigen Deponierung dieser Reststoffe ist die Drahtindustrie
von externen Firmen abhängig. Normalerweise werden diese zinkhaltigen Abfälle von der Ne-
Metallindustrie (Zinkproduzenten) verwertet. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
B.4.3.3.5 Kühlwasser nach dem Zinkbad
Stahlverarbeitung 311

Teil B/Kapitel 4
Beschreibung:
Kühlwasser kann, unter Verwendung von Kühltürmen, Luftkühlern oder ähnlichen Einrichtungen, in
geschlossenen Kreisläufen gefahren werden. Da die Qualität dieses Wassers sehr hoch ist, könnte
Abwasser aus diesen Kreisläufen wieder verwertet werden.
Um Kontaminationen (hauptsächlich gelöstes Zn) vor einer Ableitung zu entfernen, sollte jegliches
Abwasser aus diesen Kühlwassersystemen behandelt. [CET-BAT]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
312 Ferrous Metals Processing Industry

B.5 BESTE VERFÜGBARE TECHNIKEN FÜR
KONTINUIERLICHE SCHMELZTAUCH-
BESCHICHTUNGSANLAGEN
Teil B/Kapitel 5
Zum Verständnis dieses Kapitels und seines Inhalts möge der Leser zum Vorwort dieses Dokuments
zurückkehren, insbesondere zum fünften Abschnitt: „Anleitung zum Verständnis und zur Benutzung
des Dokuments“. Die Bewertung der in diesem Kapitel vorgestellten Verfahren und der damit
verbundenen Emissions- und/oder Verbrauchswerte oder Wertebereiche erfolgte iterativ in folgenden
Schritten:
• Ermittlung der wichtigsten Umweltprobleme bei kontinuierlichen Schmelztauch-
Beschichtungsanlagen. Zu den wichtigsten Aspekten zählen säurehaltige Luftemissionen, Abfälle
und Abwasser, Luftemissionen von den Öfen, Energieverbrauch der Öfen, zinkhaltige Reststoffe
und öl- und chromhaltiges Abwasser;
• Prüfung der wichtigsten Verfahren zur Behandlung dieser Umweltprobleme;
• Ermittlung der besten Umweltschutzleistungen auf der Grundlage der in der Europäischen Union
und weltweit verfügbaren Daten;
• Prüfung der Bedingungen, unter denen diese Leistungen erreicht wurden, wie Kosten,
medienübergreifende Wirkungen, wichtigste treibende Kräfte bei der Umsetzung dieser
Verfahren;
• Auswahl der besten verfügbaren Techniken (BVT) und der damit verbundenen Emissions-
und/oder Verbrauchswerte für diese Branche im Allgemeinen gemäß Artikel 2 Absatz 11 und
Anhang IV der Richtlinie.
Die Beurteilung durch Sachverständige des Europäischen IPPC Büros und der einschlägigen
technischen Arbeitsgruppe (TWG) hat bei jedem dieser Schritte und der Wahl der Darstellungsform
eine Schlüsselrolle gespielt.
Auf Grundlage dieser Beurteilung werden in diesem Kapitel Techniken und - soweit dies möglich ist –
die mit der Anwendung von BVT verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte dargestellt, die
insgesamt für den Sektor als geeignet angesehen werden und in vielen Fällen die derzeitigen
Leistungen einiger Anlagen in diesem Industriezweig widerspiegeln. Sofern „mit den besten
verfügbaren Techniken verbundene“ Emissions- oder Verbrauchswerte angegeben werden, ist dies so
zu verstehen, dass diese Werte die Umweltschutzleistung darstellen, die als Ergebnis der Anwendung
der beschriebenen Techniken in dieser Branche zu erwarten wäre. Dabei ist das mit der Definition von
BVT verbundene Kosten-/Nutzen-Verhältnis bereits berücksichtigt. Es handelt sich jedoch nicht um
Emissions- und Verbrauchsgrenzwerte, und sie sollten nicht als solche aufgefasst werden. In einigen
Fällen mag es technisch möglich sein, bessere Emissions- oder Verbrauchswerte zu erreichen, aber
wegen der damit verbundenen Kosten oder medienübergreifenden Erwägungen werden sie nicht als
geeignete BVT für die gesamte Branche angesehen. Doch können solche Werte in bestimmten Fällen
gerechtfertigt sein, wenn besondere Umstände dies fordern.
Die mit den BVT verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte müssen gemeinsam mit den
angegebenen Referenzbedingungen (z.B. Mittelungszeiträume) betrachtet werden.
Das oben beschriebene Konzept der „mit den BVT verbundenen Werte” ist von dem an anderer Stelle
in diesem Dokument verwandten Begriff „erreichbarer Wert“ zu unterscheiden. Wird ein Wert bei
Verwendung einer bestimmten Technik oder einer Kombination von Techniken als ,,erreichbar”
beschrieben, so ist dies so zu verstehen, dass die Einhaltung dieses Wertes über einen längeren
Zeitraum in einer gut gewarteten und betriebenen Anlage bzw. einem Prozess unter Verwendung
dieser Techniken erwartet werden kann.
Wo Kostendaten verfügbar waren, wurden sie zusammen mit der Beschreibung der im vorigen Kapitel
vorgestellten Techniken genannt. Sie geben einen groben Hinweis auf die Größenordnung der damit
Stahlverarbeitung 313

Teil B/Kapitel 5
verbunden Kosten. Die tatsächlichen Kosten der Anwendung einer Technik hängen jedoch stark vom
Einzelfall ab, z.B. von Steuern, Gebühren und den technischen Merkmalen der betreffenden Anlage.
Solche standortspezifischen Faktoren können in diesem Dokument nicht erschöpfend behandelt
werden. Liegen keine Kostendaten vor, dann beruhen die Schlussfolgerungen über die wirtschaftliche
Vertretbarkeit der Techniken auf Beobachtungen bei bestehenden Anlagen.
Die allgemeinen BVT in diesem Kapitel sollen künftig als Referenz dienen, auf die sich die
Leistungsbeurteilung einer bestehenden Anlage oder einer geplanten neuen Anlage bezieht. Auf diese
Weise helfen sie bei der Festsetzung geeigneter, „BVT-gestützter“ Bedingungen für die Anlage oder
bei der Festlegung allgemeiner bindender Vorschriften gemäß Artikel 9 Absatz 8. Voraussichtlich
können Neuanlagen so geplant werden, dass sie zumindest die hier vorgestellten BVT-Werte oder
sogar bessere Werte einhalten. Es ist auch bedacht, dass sich bestehende Anlagen in Richtung der
allgemeinen BVT-Werte hinbewegen oder darüber hinausgehen können, je nach der im Einzelfall
gegebenen technischen und wirtschaftlichen Anwendbarkeit.
Die BVT-Referenzdokumente setzen zwar keine gesetzlich bindenden Normen fest, doch sollen sie
der Wirtschaft, den Mitgliedstaaten und der Öffentlichkeit als Richtschnur dafür dienen, welche
Emissions- und Verbrauchswerte mit dem Einsatz spezieller Techniken zu erzielen sind. Geeignete
Grenzwerte für jeden Einzelfall müssen unter Berücksichtigung der Ziele der Richtlinie über die
integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung und lokaler Erwägungen
ermittelt werden.
In diesem Kapitel werden die besten verfügbaren Techniken zur Verminderung der Umwelteinflüsse
durch kontinuierliche Schmelztauchbeschichtungsanlagen diskutiert. So weit wie möglich folgt die
Struktur des Kapitels der Reihenfolge der Produktionslinie und identifiziert BVT für die einzelnen
Prozessstufen. Jedoch können einige Maßnahmen, speziell Primär- oder Vorsorgemaßnahmen, nicht
nur einem einzelnen Prozessschritt zu geordnet werden und werden daher der Gesamtanlage
zugeordnet. Wo dies möglich ist und wo die vorhandenen Daten es zuliessen, werden Emissionswerte,
Wirkungsgrade oder Rezirkulierungsraten angegeben, als Indikation, welche Verbesserung durch den
Einsatz der Maßnahme zu erwarten ist. Für einige der Techniken konnte der offensichtliche positive
Effekt nicht durch einen exakten, numerischen Wert angegeben werden, dennoch wurden einige dieser
Techniken als BVT ausgewählt.
Soweit nicht anders angegeben sind die im folgenden BVT-Kapitel gemachten Emissionsangaben
Tagesmittelwerte. Für Luftemissionen beziehen sich die Werte auf Standardkonditionen von 273 K,
101.3 kPa, trockenes Abgas.
Emissionen ins Wasser werden angegeben als Tagesmittelwert einer Durchflussmengen bezogenen
24-Stunden-Mischprobe oder als durchflussmengenbezogene Mischprobe über die tatsächliche
Betriebszeit (bei Anlagen, die nicht im 3-Schichtbetrieb arbeiten.)
B.5.1 Bandverzinken
Zu den besten verfügbaren Techniken für das Beizen siehe BVT-Kapitel in Teil A/Kaltwalzwerke.
Für Entfettungsprozesse in kontinuierlichen Schmelztauchbeschichtungsanlagen werden die
folgenden Techniken als BVT angesehen:
• Kaskadenentfettung.
• Reinigung und Rückführung der Entfettungslösung. Geeignete Maßnahmen zur Reinigung sind
mechanische Verfahren und Membranfiltration, wie in Kapitel A.4 beschrieben.
• Behandlung der verbrauchten Entfettungslösung durch elektrolytische Emulsionsspaltung oder
Ultrafiltration zur Verringerung des Ölgehalts; die abgetrennte Ölfraktion sollte verwertet werden
(z.B. thermisch); Behandlung (Neutralisation usw.) der abgeschiedenen Wasserphase.
314 Stahlverarbeitung

Teil B/Kapitel 5
• Abgedeckte Behälter mit Absaugung und Abluftreinigung mittels Wäscher oder
Tröpfchenabscheider.
• Einsatz von Abquetschrollen zur Minimierung der Ausschleppung.
Als beste verfügbare Techniken zur Reduktion der Emissionen und des Energieverbrauchs bei
Wärmebehandlungsöfen werden angesehen:
• NOx-arme Brenner mit verbundenen Emissionswerten von 250 - 400 mg/Nm³ für NOx (3 % O2)
ohne Luftvorwärmung und 100 - 200 mg/Nm³ für CO.
• Luftvorwärmung durch Regenerativ- oder Rekuperativbrenner.
Es wurden keine Daten über NOx-Konzentrationen in Verbindung mit Luftvorwärmung geliefert,
aber die Werte für Wärmöfen (Teil A) können als Anhaltspunkt dienen. Eine Begrenzung der
Luftvorwärmung kann als NOx-Reduktionsmaßnahme angesehen werden, jedoch müssen die
Vorteile des reduzierten Energieverbrauches und der Reduktion an SO2, CO2 und CO gegenüber
dem Nachteil möglicherweise gesteigerter NOx-Emissionen durch Luftvorwärmung abgewogen
werden.
oder
• Vorwärmen des Bandes.
• Nutzung der Wärme des Abgases zur Dampferzeugung.
Das Zinkbad beim Schmelztauchbeschichten ist eine Quelle für zinkhaltige Reststoffe, Krätze und
Hartzink. BVT für diese Reststoffe sind die separate Sammlung und externe Verwertung in der NE-
Metallindustrie.
BVT für Anlagen in denen so genanntes Galvannealing durchgeführt wird, d.h. für Anlagen, in denen
nach der Verzinkung noch eine spezielle Wärmebehandlung erfolgt, sind:
• NOx-arme Brenner mit verbundenen Emissionswerten von 250 - 400 mg/Nm³ für NOx (3 % O2)
ohne Luftvorwärmung.
• Regenerativ- oder Rekuperativbrenner.
• Es wurden keine Daten über NOx-Konzentrationen in Verbindung mit Luftvorwärmung geliefert,
aber die Werte für Wärmöfen (Teil A) können als Anhaltspunkt dienen. Eine Begrenzung der
Luftvorwärmung kann als NOx-Reduktionsmaßnahme angesehen werden, jedoch müssen die
Vorteile des reduzierten Energieverbrauches und der Reduktion an SO2, CO2 und CO gegenüber
dem Nachteil möglicherweise gesteigerter NOx-Emissionen durch Luftvorwärmung abgewogen
werden.
Die Nachbehandlung von Stahl durch Einölen, Phosphatisieren und Chromatisieren erfolgt zum
Schutz. Beim Einölen entstehen Öldämpfe, die am besten reduziert werden durch:
• Abdecken der Bandölmaschine
oder
• Elektrostatisches Ölen.
Die Umweltauswirkungen von Phosphatierung und Passivierung/Chromatierung werden am besten
reduziert durch die folgenden BVT:
• Abdecken der Prozessbäder.
• Reinigung und Wiederverwendung der Phosphatierungslösung.
• Reinigung und Wiederverwendung der Passivierungslösung.
• Einsatz von Abquetschrollen.
• Auffangen der Dressier-/Nachwalzlösung und deren Behandlung in der
Abwasserbehandlungsanlage
Beim Kühlen (von Maschinen usw.) sind separate Kühlwassersysteme in geschlossenen Kreisläufen
BVT.
Stahlverarbeitung 315

Teil B/Kapitel 5
Abwasser fällt bei Bandverzinkungsanlagen in den chemischen Behandlungsanlagen und beim Spülen
an. Bei der Kühlung des Bandes fällt Abwasser an, das durch Abrieb verunreinigt ist. Durch das
Sprühwasser, mit dem die Arbeitsrollen des Dressiergerüstes gesäubert werden, fällt Abwasser an, das
zinkhaltigen Abrieb und Schmieröl enthält. Diese Abwasserströme müssen durch eine Kombination
von Sedimentation, Filtration und/oder Flotation/Fällung/Flockung behandelt werden. Als BVT
werden hier die in Kapitel 4 beschriebenen Techniken oder Kombinationen von
Einzelbehandlungsmaßnahmen (wie in Teil D beschrieben) mit gleicher Wirkung angesehen. Die
verbundenen Emissionswerte sind:
SS: < 20 mg/l
Fe: < 10 mg/l
Zn: < 2 mg/l
Ni: < 0,2 mg/l
Crges: < 0,2 mg/l
Pb: < 0,5 mg/l
Sn: < 2 mg/l
Mit einigen bestehenden kontinuierlichen Abwasserbehandlungsanlagen kann lediglich ein
Zinkemissionswert von < 4 mg/l erreicht werden. In diesen Fällen ist es das Beste, auf
diskontinuierliche Abwasserbehandlung umzustellen.
B.5.2 Feueraluminieren von Blech
Die meisten BVT sind die gleichen wie beim Feuerverzinken. Allerdings besteht keine Notwendigkeit
für eine Abwasserbehandlungsanlage, da lediglich Kühlwasser anfällt.
BVT für die Erwärmung sind:
Gasfeuerung und Kontrollsysteme für die Verbrennung.
B.5.3 Beschichten von Blech mit Blei-Zinn-Legierungen
Die besten verfügbaren Techniken für Blei-Zinn-Beschichtungsanlagen sind:
• Beiztanks müssen geschlossen sein, und das Abgas muss über Füllkörperwäscher mit pH-
Wertkontrolle gereinigt werden. Die erreichten HCl-Emissionen liegen weit unter 30 mg/Nm³.
Abwässer des Wäschers und der Beiztanks müssen in der Abwasserbehandlungsanlage gereinigt
werden.
• Gekapselte Vernickelung mit Abgasabführung über Nasswäscher.
• Beim Schmelztauchen ist der Einsatz von Luftmessern zur Schichtdickenkontrolle als BVT
anzusehen; dies führt zu keinen Emissionen.
• Bei der Passivierung ist BVT ein spülungsfreies System; dadurch fällt kein
behandlungsbedürftiges Abwasser an. Falls ein Trockner notwendig ist, sollte dies ein
gasgefeuerter Ofen sein. Es fallen keine Abwässer an.
• Ölen: elektrostatische Ölmaschine.
• Zur Behandlung der Prozessabwässer, z.B. Beizsäuren oder Abwasser von Wäschern, ist eine
Abwasserbehandlungsanlage notwendig. BVT für diese Anlagen ist eine zweistufige
Neutralisationseinheit, in der unter automatischer pH-Wertkontrolle Natronlauge zugegeben wird.
Anschließend erfolgt die Ausscheidung von Feststoffen in einem Absetzbecken unter Zugabe
316 Stahlverarbeitung

Teil B/Kapitel 5
eines Flockungsmittels zur Unterstützung des Prozesses. Die klare Flüssigkeit wird abgeleitet. Die
abgesetzten Stoffe werden in einer Filterpresse entwässert und der Filterkuchen deponiert. Eine
Verwertung des Filterkuchens wäre BVT, jedoch gibt es bis heute noch keine Verwertungswege
für dieses Material.
B.5.4 Verzinken von Draht
Um die Luftemissionen aus Inline-Beizanlagen zu reduzieren, sind gekapselte oder mit
Absaugeinrichtungen versehene Anlagen und Abgaswäsche BVT. Die mit BVT verbundenen HCl-
Emissionswerte liegen zwischen 2 und 30 mg/Nm³.
Zur Reduktion des Säureverbrauches der Beizlinien werden die folgenden Techniken als BVT
angesehen:
• Kaskadenspülung für Neuanlagen über einer bestimmten Kapazität. Bei kleinen Anlagen wäre die
Investition in einen zweiten Beiztank, Rohrleitungen und Prozesskontrollanlagen nicht
gerechtfertigt. Eine Kapazitätsgrenze von 15 000 t/Jahr pro Linie wird vorgeschlagen.
Der Umbau von bestehenden Beizlinien mit einem Bad zu Kaskadenbeizen ist sehr teuer. Die
Kosten sind verglichen mit den Vorteilen wahrscheinlich zu hoch.
• Rückgewinnung der freien Säure.
• Externe Regeneration der verbrauchten Säure für alle Anlagen.
• Verwertung der verbrauchten Säure als Sekundärrohstoff.
Zur Reduzierung des Wasserverbrauches werden die folgenden Techniken als BVT angesehen:
• Kaskadenspülung, in Kombination mit anderen Methoden zur Minimierung des Wasserverbrauchs
bei allen Neu- und Großanlagen (> 15 000 t/Jahr).
Bei kleineren Anlagen sind die meisten Neuanlagen mit Kaskadenspülung ausgestattet, u. U. in
Kombination mit anderen Methoden zur Minimierung des Spülwasserverbrauchs. Bei bestehenden
Anlagen sind die Möglichkeiten beschränkt, z.B. können zusätzliche Spülkaskadenstufen aufgrund
von Platzmangel unmöglich sein.
Für alles restliche Abwasser ist eine Behandlung erforderlich. BVT für die Abwasserbehandlung in
Drahtverzinkereien (inkl. damit verbundene Prozesse) ist eine physikalisch-chemische Behandlung
(Neutralisation, Flockung usw.). Die verbundenen Schadstoffkonzentrationen im Abwasser sind:
SS: < 20 mg/l
Fe: < 10 mg/l
Zn: < 2 mg/l
Ni: < 0,2 mg/l
Crges: < 0,2 mg/l
Pb: < 0,5 mg/l
Sn: < 2 mg/l [Com BG3]
Beim Fluxen werden zur Reduzierung von Abfällen und verbrauchten Flussmittellösungen die
folgenden Techniken als BVT angesehen:
• Gute Betriebsführung, die insbesondere auf die Reduzierung des Eisenaustrags und die Wartung
des Prozessbades ausgerichtet ist.
• Betriebsinterne Regenerierung von Flussmittelbädern durch Entfernung des Eisens im
Teilstromverfahren.
• Externe Wiederverwertung der verbrauchten Flussmittellösung.
Stahlverarbeitung 317

Teil B/Kapitel 5
Grundsätzlich sind die in Kapitel B.4 beschriebenen Maßnahmen einer guten Betriebsführung auch
BVT für das Schmelztauchbeschichten. Die mit diesen BVT verbundenen Emissionswerte sind für
Staub < 10 mg/Nm³ und für Zn < 5 mg/Nm³. Darüber hinaus sind die getrennte Sammlung von
zinkhaltigen Abfällen, die separate Lagerung und der Schutz vor Regen und Wind sowie die
Verwertung in der NE-Metallindustrie BVT.
Wenn Kühlwasser nach Verzinkungsbädern verwendet wird, sind geschlossene Kreisläufe oder
Nutzung dieses sehr sauberen Wassers zum Auffrischen anderer Prozessbäder BVT.
318 Stahlverarbeitung

Part B/Chapter 6
B.6 EMERGING TECHNIQUES FOR CONTINUOUS COATING
LINES
B.6.1 Coating of Sheet
B.6.1.1 Roll Coaters
These are rolls for applying organic coatings or paintings that are nowadays replacing to the
chromating surface treatment. If compatible with the high speed in galvanising, this application
improves notably the environmental performance in the finish stage, because there are not effluents
with chromic products. [Com-CC-2]
B.6.1.2 Vacuum Vapour Deposition
This coating method is a physical process to deposit evaporated metal on base metal in a
vacuum (< 50 Pa). Metallic vapour is produced, mainly, by one of two processes: resistant
heating and electron-beam bombardment.
A production line with zinc vapour deposition was developed by Nisshing Steel Company and
Mitsubishi Heavey Industry Company in Japan, and commercial products have been produced
since 1987. This production line works with a resistence heating system.
The production process is as follows: pre-treatment furnace, seal roll, coating chamber and
evaporation bath. In the production line, the reducing furnace system of the galvanising line is
adopted as a pretreatment process. [Com-CC-2]
Physical Vapour Deposition (PVD)
Strictly speaking the above process belong to this one. But nowadays several different processes
coming from PVD are being investigated.
The PVD process can be used for the deposition of pure ceramic coatings (as well as metals and
alloys). At least one of the constituents is physically evaporated from solid within the vacuum
chamber. In the most advanced processes the sample to be coated is made the cathode in a glow
discharge of the evaporated metal and gas atomic species. Thus, for example, titanium can be
evaporated in nitrogen to produce titanium nitride. The benefit of the ionisation which results in
the glow discharge is that the positively charged depositing species are accelerated to the
sample surface and arrive with high energy, producing a dense, well adhered deposit. Also,
since the energy is imparted at the surface, where it is needed, the process can be carried out at
comparatively low bulk substrate temperatures (

Part B/Chapter 6
passiving solutions. The behaviour of alternatives has been good as primer (previous to an
organic coating), but not so good as definitive protection. [Com-CC-2]
B.6.1.4 Air-knives with Variable Profile
This technique consists on a device with several metallic lamellas with an independent heating
system. These can change the gap of the air-knives by means of a differential temperature in
each part of the air-knives thus the coating profile is better controlled. This technique would
produce a reduction of the consumption of the coating material, and improving of the quality in
the thickness of the metallic layer and, then, and increase of the yield. [Com-CC-2]
B.6.1.5 Application of the Fuzzy-logic for the Controlling of the Airknives
With an Artificial Neural Networks (ANN) software, the thickness gage would feedback the gap
of the air-knives to optimize the coating. The system is designed as knowledge based system to
learn from its previous experience. This technique would produce a reduction of the
consumption of the coating material, and improving of the quality in the thickness of the
metallic layer and, then, and increase of the yield. This is equivalent to a better energy
efficiency. [Com-CC-2]
B.6.1.6 Removing the Pot-roll (Catenary)
When the strip leaves the snout, if it would be possible a strict control of the catenary traced by
the strip, the pot-roll could be avoided.
Removing the top-roll (air-cushion)
After the bath, the strip go up to the cooling zone. In the first stage is advisable to avoid the
contact of the strip anywhere whit other devices, because the coating temperature is still too
high and could be marked the surface easily. This system consists on an air cushion on the top
at the beginning of the cooling zone for this purpose. Thus, there are an increase of the quality
and yield of the line. [Com-CC-2]
B.6.1.7 Core-less Pot
This pot is an induction system itself.
B.6.1.8 Cooling by Micro Water Sprayed at the Cooling Tower
With this device we can reduce the size of the cooling tower. This implies a reduction of the
mechanical parts, rolls, etc. In the same way, there are a reduction of the probabilities of marks,
oil-leaks, etc.
320 Ferrous Metals Processing Industry

B.6.2 Coating of Wire
B.6.2.1.1 Ultrasound Cleaning
Part B/Chapter 6
For removing smut from over-etched high carbon steel wire, smut = fine particle carbon
compounds layer on surface, leading to rejection of the wire --- waste
B.6.2.1.2 Combined Electrolytic and Ultrasound Cleaning for Scale
Removal
Emerging:
as alternative to acid pickling
using neutral aqueous solutions of sodium sulphate, sodium chloride and sodium
tripolyphosphate, with Anodic or cathodic D.C. electrolysis or P.R. (periodic current reversal)
Ferrous Metals Processing Industry 321

- Keine autorisierte Übersetzung -
(Übersetzung der Europäischen Kommission)
B.7 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN
Teil B/Kapitel 7
Die folgenden Schlussfolgerungen und Empfehlungen betreffen den zeitlichen Ablauf der
Untersuchungen, die Informationsquellen, die Verfügbarkeit und Qualität der Daten, den
Konsens unter den Sachverständigen der technischen Arbeitsgruppe und Empfehlungen für die
künftige Arbeit.
Zeitlicher Ablauf der Arbeiten
Die Erarbeitung des vorliegenden BREF-Dokuments nahm etwa zweieinhalb Jahre in
Anspruch. Die wichtigsten Schritte waren dabei folgende:
• Erstes Treffen der technischen Arbeitsgruppe (Kickup-Meeting) 11. – 12.12.97
• Vorlage sachbezogener Informationen und Daten durch die technische Arbeitsgruppe:
für die Kapitel 2 Februar – Oktober 1998
für die Kapitel 3 April – Oktober 1998
für die Kapitel 4 Juli – Oktober 1998
• Erster Entwurf Dezember 1998
• Erste Konsultationsrunde 16.12.98 – 12.2.99
• Auswertung der Bemerkungen und Überarbeitung des
Entwurfs: Mai – Juli 1999
(Beantwortung der Bemerkungen, Klarstellungen und
Bitte um zusätzliche Informationen)
• Einreichung fehlender Informationen/Daten: September – November 1999
• Zweiter Entwurf Dezember 1999
• Zweite Konsultationsrunde 17.12.99 - 17.02.00
• Zweites Treffen der technischen Arbeitsgruppe 22.- 24.03.00
• Vorlagen zu strittigen Fragen, die beim 2. Treffen
der technischen Arbeitsgruppe angeschnitten wurden: 28.03.00 – 19.07.00
• Konsultation zu ‘neuen’ Kapiteln (überarbeitete Kapi- 21.07.00 – 18.08.00
tel 5, Kapitel 7 Abschließende Bemerkungen und
Empfehlungen, Zusammenfassung Kapitel 4: SCR und SNCR)
• Endgültiger Entwurf
Informationsquellen
Insgesamt wurden 65 Berichte zu den verschiedenen Problemfeldern des Stahl verarbeitenden
Sektors eingereicht. Diese Berichte enthalten sehr unterschiedliche Arten von Informationen
(statistische Daten, Beschreibung von Herstellungstechnologien, Informationen zu bestimmten
Umweltschutzmaßnahmen, darunter Fallstudien und Emissions-/Verbrauchsdaten). Bei ihrer
Erarbeitung ging man von verschiedenen Standpunkten aus; die Mehrzahl von ihnen
konzentriert sich nur auf einen Aspekt oder ein Medium, nur wenige behandeln alle
umweltrelevanten Aspekte.
Von der Industrie zusammengestellte Unterarbeitsgruppen für Warmwalzen, Kaltwalzen und
kontinuierliches Beschichten sowie die Europäische Vereinigung für Stückverzinkung (EGGA)
brachten während der Arbeit am BREF-Dokument zur Stahlverarbeitung Berichte und Papiere
über ihre Sektoren ein, in denen die eingesetzten Herstellungsverfahren und einige
umweltrelevante Maßnahmen behandelt wurden. Deutschland legte einen Bericht über “Beste
verfügbare Techniken in der deutschen Stahl verarbeitenden Industrie” vor.
Stahlverarbeitung 323

Teil B/Kapitel 7
Solche Unterlagen sind für die Qualität des Dokuments von entscheidender Bedeutung, aber
wenn sie nicht bereits frühzeitig im Prozess eingereicht werden, ist ihr Nutzen möglicherweise
begrenzt. Verzögerungen bei der Vorlage wichtiger Informationen, insbesondere über die bei
der Festlegung der BVT zu berücksichtigen Techniken, führten zu Verzögerungen bei der
Veröffentlichung der Entwürfe dieses BREF-Dokuments.
Beste verfügbare Techniken
Beste verfügbare Techniken (BVT) wurden für alle drei Sparten der Stahlverarbeitung und für
die einzelnen Produktionsschritte herausgearbeitet. Sie werden im Einzelnen in den drei
Kapiteln 5 beschrieben, in denen auch Hintergrundinformationen und gegebenenfalls
Begründungen für die Auswahl als BVT und für die gemeldeten, mit BVT erzielbaren
Emissionswerte gegeben werden. Die Zusammenfassung enthält sämtliche BVT betreffenden
Schlussfolgerungen.
Grad des Konsenses
In Teil A dieses BREF-Dokuments finden sich an mehreren Stellen unterschiedliche
Auffassungen. Zu drei Bereichen konnte die technische Arbeitsgruppe keinen gemeinsamen
Standpunkt formulieren:
• Mit BVT realisierbare Staubwerte für den Einsatz von Gewebefiltern/Elektrofiltern
• SCR und SNCR NOx–Reduzierungsmaßnahmen für Nachwärmöfen
• S-Gehalt im Heizöl
Was die Staubemissionen betrifft, so war sich die technische Arbeitsgruppe darin einig, dass
Entstaubung und der Einsatz von Gewebefiltern BVT sind, aber es gab zwei Meinungen über
die mit Gewebefiltern erreichbaren Werte. Ausgehend von ihren Erfahrungen und ihrer
Kenntnis der erzielten Staubwerte schlugen Vertreter der Branche den höheren Wert von
20 mg/Nm³ vor. Einige Mitgliedstaaten und umweltpolitische NRO betrachteten einen Wert
unter 5 mg/Nm³ als den geeigneten mit BVT erreichbaren Wert für Gewebefilter; aber es lag
kaum Zahlenmaterial vor, und für die meisten Anwendungsgebiete wurden keinen Daten zur
Untermauerung dieser Auffassung präsentiert (siehe auch Empfehlungen für die künftige
Arbeit).
Angaben und Daten zu SCR und SNCR in Nachwärmöfen wurden erst zu einem sehr späten
Zeitpunkt zur Verfügung gestellt, nämlich während und nach dem zweiten Treffen der
technischen Arbeitsgruppe. Einige Mitglieder der Arbeitsgruppe betrachteten diese Techniken
als BVT, während andere die Ansicht vertraten, dass die verfügbaren Angaben über technische
Einzelheiten und Wirtschaftlichkeit nicht ausreichten, um eine endgültige Entscheidung darüber
zu treffen, ob SCR und SNCR als BVT gelten sollen oder nicht. Da diese
Meinungsverschiedenheiten erst gegen Ende der Untersuchungen auftraten, reichte die Zeit zur
Lösung der offen gebliebenen Fragen nicht aus (siehe auch Empfehlungen für die künftige
Arbeit).
Die Frage der Begrenzung des S-Gehalts im Heizöl war ein weiterer Streitpunkt. Obwohl ein
Grenzwert von S < 1% zu Emissionen von bis zu 1700 mg SO2 /Nm 3 führen kann, sprachen sich
einige Mitglieder der Arbeitsgruppe dafür aus, diesen Wert als BVT einzustufen. Andere
vertraten die Ansicht, dass ein niedrigerer Grenzwert für Schwefel oder zusätzliche Maßnahmen
zur Verminderung von SO2 als BVT gelten sollte.
Über Teil B und C dieses BREF-Dokuments besteht weit reichende Übereinstimmung. Hier
brauchte nicht auf unterschiedliche Auffassungen verwiesen zu werden. Alle am
Informationsaustauschprozess beteiligten Parteien betrachten die Ergebnisse als vertretbar.
Empfehlungen für die künftige Arbeit
Fehlende Daten und Angaben zur Leistung der bei der Bestimmung von BVT zu
berücksichtigenden Techniken, insbesondere über die erreichen Emissions- und
Verbrauchswerte und die Wirtschaftlichkeit, wurden als Mangel dieses BREF-Dokuments
324 Stahlverarbeitung

Teil B/Kapitel 7
bezeichnet. Alle Mitglieder der technischen Arbeitsgruppe und die interessierten Kreise sollten
für künftige BREF-Überprüfungen weiterhin diese Daten und Angaben sammeln und sie zu
einem möglichst frühen Zeitpunkt im Prozess zur Verfügung stellen.
Für eine beträchtliche Anzahl der bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden
Techniken stehen keine Informationen oder nur technische Beschreibungen zur Verfügung.
Angaben zu Referenzanlagen und konkrete Leistungsdaten sind kaum vorhanden. Die fehlenden
Angaben sollten für die Überarbeitung dieses Dokuments zur Verfügung gestellt werden. Einige
der in Frage kommenden Techniken werden nachstehend genannt:
Teil A:
− Optimierte Wasserpumpen für Wasservorhänge
− Einsatz von Entfettungsbad-Kaskaden
− Vorentfettung mittels Heißwasser
− Nutzung der Abwärme zum Erwärmen des Entfettungsbades
− Elektrostatisches Ölen
− Optimierung des Ölsprays
− Optimierte Fertigbearbeitung
− Reinigung und Wiederverwendung der Schleifemulsion
− Abzugsystem (PRETEX/SBT)
− Verwendung der verbrauchten sauren Beizflüssigkeit außerhalb des Unternehmens
Teil C:
− Lagerung und Transport von Roh- und Hilfsstoffen
− Auffangen/Behandlung der bei der Fertigbearbeitung von Rohren entstehenden Emissionen
Teil D:
− Einsatz von Entfettungsbad-Kaskaden
− Vorentfettung mittels Heißwasser
− Adsorption von Tensiden und Öl (Ausfällen mit nachfolgender Filtration)
− Elektrolytisches Beizen
− Spülwasseraufbereitung mittels Ionenaustausch, elektrolytische Entfernung von Eisen,
Umkehrosmose, oxidative Entfernung von Eisen.
In den Kapiteln 6 ‘In der Entwicklung befindliche Techniken’ werden mehrere Techniken
vorgestellt. Die weitere Entwicklung und die Eignung dieser Techniken für die
Stahlverarbeitung sind zu prüfen, bevor diese Techniken eventuell in Kapitel 4 ‘Bei der
Bestimmung von BVT zu berücksichtigende Techniken’ und/oder Kapitel 5 ‘Beste Verfügbare
Techniken’ einbezogen werden.
Kritisch angemerkt wurde die zu positive Darstellung einiger Techniken, da sie in erster Linie
auf Informationen der Anbieter beruhten und nur die Vorteile hervorhoben. Dies gilt vor allem
für die Rückgewinnung und Regenerierung der verbrauchten Behandlungsbäder, beispielsweise
für die verbrauchten Beizflüssigkeiten oder die verbrauchten Entfettungs- und Flussmittelbäder.
Die Industrie wird ersucht, Informationen sowie die mit bestimmten Techniken erzielten
Ergebnisse zur Verfügung zu stellen und etwaige Probleme zu beschreiben.
Generell sind mehr Emissions- und Verbrauchsdaten notwendig, aber von besonderem Interesse
sind Zahlen über die NOx-Emissionen (Konzentrationen und spezifische Emissionen) für Öfen
mit und ohne Luftvorwärmer. Diese Angaben würden eine gründlichere Beurteilung der
Effizienz der zur Verringerung von NOx durchgeführten Maßnahmen und die Abwägung der
Vorteile und Nachteile der Energieeinsparungen gegenüber den NOx-Emissionen ermöglichen.
Benötigt werden mehr Angaben zu den erzielten Staubemissionswerten in den verschiedenen
Produktionsschritten beim Warm- und Kaltwalzen (Teil A), bei denen im BREF-Dokument auf
unterschiedliche Auffassungen zu dem mit BVT realisierbaren Staubwert hingewiesen werden
Stahlverarbeitung 325

Teil B/Kapitel 7
musste. So sollten insbesondere die Parteien, die den niedrigeren Wert von 5 mg/Nm³
befürworten, ihren Standpunkt mit Daten untermauern.
Es heißt, dass sich die Anzahl der mit SCR ausgerüsteten Anlagen (Stoßöfen) wahrscheinlich
erhöhen wird. Bei der Überarbeitung des vorliegenden BREF-Dokuments sollten weitere
Informationen über die Leistung und Anwendbarkeit von SCR und SNCR in Nachwärmöfen
zur Verfügung stehen. Bei vorhandenen SCR- und SNCR-Anlagen kann man sich auf längere
Einsatzzeiten stützen und so die Kritik ausräumen, dass die bereitgestellten Informationen auf
einer zu kurzen Einsatzzeit beruhten. Dann können auch eventuelle Meinungsverschiedenheiten
darüber, ob diese Techniken BVT darstellen oder nicht, beseitigt werden.
Beim zweiten Treffen der Arbeitsgruppe wurde die Meinung geäußert, dass induktive
Erwärmung für verschiedene Anwendungen in Öfen als BVT anzusehen sei. Im vorliegenden
BREF-Dokument wird die Induktionserwärmung als eine zu berücksichtigende Technik
eingestuft, aber es wurde darauf hingewiesen, dass die zur Verfügung gestellten Informationen
nicht ausreichen um zu entscheiden, ob die Technik als BVT gelten kann. Weitere
Informationen und Angaben sollten zusammengetragen werden, um diese Entscheidung zu
ermöglichen.
Weiterhin wurden der Dioxingehalt des beim diskontinuierlichen Verzinken anfallenden
Staubes und mögliche Risiken der Dioxinanreicherung bei der Verwertung des Staubs
angesprochen. Die Bemühungen um die Beschaffung von Informationen und Angaben über den
tatsächlichen Dioxingehalt des bei normalem Anlagenbetrieb entstehenden Staubes sollten
fortgesetzt werden. Vorhandene Daten sollten dem IPPCB und der technischen Arbeitsgruppe
zur Verfügung gestellt werden, damit sie dieses Problem beurteilen und das mögliche Risiko
einschätzen können.
Es wird empfohlen, dieses BREF-Dokument im Jahr 2005 zu überprüfen.
326 Stahlverarbeitung

PART C
Batch Galvanizing

Best Available Technique Reference Document on
Ferrous Metals Processing
C.1. General Information on Batch Galvanizing ............................................................................333
C.2. Applied Processes and Techniques in Batch Galvanizing ......................................................335
C.2.1 Batch Hot Dip Coating Overview .....................................................................................335
C.2.2 Raw Material Handling .....................................................................................................337
C.2.3 Preparation of the Input.....................................................................................................337
C.2.4 Degreasing.........................................................................................................................337
C.2.5 Pickling..............................................................................................................................338
C.2.6 Stripping ............................................................................................................................338
C.2.7 Rinsing...............................................................................................................................338
C.2.8 Fluxing ..............................................................................................................................339
C.2.9 Hot Dipping.......................................................................................................................340
C.2.10 Finishing............................................................................................................................341
C.3. Present Emission and Consumption Levels in Batch Galvanizing .........................................343
C.3.1 Degreasing.........................................................................................................................344
C.3.2 Pickling..............................................................................................................................345
C.3.3 Stripping ............................................................................................................................346
C.3.4 Fluxing ..............................................................................................................................347
C.3.5 Rinsing I + II .....................................................................................................................348
C.3.6 Hot Dipping.......................................................................................................................348
C.3.7 Finishing............................................................................................................................350
C.4. Massnahmen, die bei der festlegung von bvt für diskontinuierliche Feuerverzinkereien zu
berücksichtigen sind................................................................................................................351
C.4.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen.........................................................351
C.4.2 Entfettung ..........................................................................................................................351
C.4.2.1 Minimierung des Öl und Fetteintrags ..........................................................................351
C.4.2.2 Optimierung des Badbetriebes.....................................................................................351
C.4.2.3 Instandhaltung und Reinigung von Entfettungsbäder..................................................352
C.4.2.4 Kontinuierliche biologische Reinigung von Entfettungsbädern ('Biologische
Entfettung') ..................................................................................................................353
C.4.2.5 Verwertung von ölhaltigen Schlämmen und Konzentraten .........................................355
C.4.2.6 Reduzierung von Einschleppungen in Säurebäder ......................................................355
C.4.3 Beizen und Entzinken........................................................................................................356
C.4.3.1 Optimierung des Badbetriebes und der Kontrolle........................................................356
C.4.3.2 Minimierung der Menge verbrauchter Beizlösung durch den Einsatz von
Beizinhibitoren.............................................................................................................356
C.4.3.3 Aktiviertes Beizen........................................................................................................357
C.4.3.4 HCl-Rückgewinnung aus verbrauchten Beizbädern....................................................359
C.4.3.5 Externe Regenerierung von verbrauchtem HCl-Beizbad.............................................361
C.4.3.6 Getrennte Säurewirtschaft / Getrenntes Beizen und Entzinken ...................................361
C.4.3.7 Reduzierung des Zink-Eisen-Verhältnisses .................................................................362
C.4.3.8 Rückgewinnung von verbrauchter Mischsäure durch Lösemittelextraktion ...............362
C.4.3.9 Wiederverwendung von verbrauchter Mischsäure ......................................................365
C.4.3.10 Neutralisation von verbrauchter Säure.........................................................................367
C.4.3.11 Betriebsbandbreite für Säurebäder...............................................................................367
C.4.3.12 Erfassung und Abscheidung der Emissionen aus Beiztanks........................................367
C.4.3.13 Geschlossene Vorbehandlungssektion (Entfetten/Beizen)/ Luftabsaugung und
Abscheidung ................................................................................................................368
C.4.4 Spülen................................................................................................................................368
C.4.4.1 Installation von Spülbädern/Standspülen.....................................................................368
C.4.4.2 Spülkaskade .................................................................................................................369
C.4.5 Fluxen................................................................................................................................371
C.4.5.1 Instandhaltung des Bades.............................................................................................371
C.4.5.2 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch Belüftung und Fällung von Eisen
.....................................................................................................................................371
C.4.5.3 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch Oxidation mit H2O2 .................372
C.4.5.4 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch elektrolytische Oxidation.........375
Stahlverarbeitung 329

C.4.5.5 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch Ionenaustauschkolonnen......... 376
C.4.5.6 Wiederverwertung /Regenerierung von verbrauchtem Flussmittel-bad (extern) ........ 377
C.4.6 Schmelztauchbeschichtung (Feuerverzinken)................................................................... 377
C.4.6.1 Geschlossene Verzinkungskessel................................................................................ 377
C.4.6.2 Randabsaugung bei Verzinkungskesseln .................................................................... 379
C.4.6.3 Raucharme Flussmittel ................................................................................................ 381
C.4.6.4 Wiederverwertung von Filterstaub.............................................................................. 382
C.4.6.5 Reduzierung des Hartzinkanfalls................................................................................. 383
C.4.6.6 Reduzierung von Spritzern.......................................................................................... 383
C.4.6.7 Wiederverwertung von Zinkasche .............................................................................. 383
C.4.6.8 Wärmerückgewinnung bei der Feuerung des Verzinkungskessels ............................. 384
C.4.6.9 Wirkungsgrad der Kesselfeuerung/Kontrolle.............................................................. 385
C.4.6.10 Erfassung/Behandlung von Emissionen aus der Endbearbeitung von Rohren............ 386
C.5. Beste verfügbare techniken für diskontinuierliche Feuerverzinkereien ................................. 387
C.6. Emerging Techniques for Batch Galvanizing......................................................................... 391
C.7. Abschliessende Bemerkungen................................................................................................ 393
330 Stahlverarbeitung

List of figures
Figure C.2-1: Typical process flow for a general galvanizing plant......................................................335
Figure C.2-2: Principle of tube galvanizing...........................................................................................336
Figure C.3-1: Material flow sheet for general galvanizing plants.......................................................... 343
Bild C.4-1: Fließschema für biologische Entfettung (Beispiel CAMEX)..............................................354
Bild C.4-2: Fließschema für aktiviertes Beizen .....................................................................................358
Bild C.4-3: Beispiel eines Fließschemas für Rückgewinnung von HCl durch Verdampfungs-
Verfahren in einer Feuerverzinkerei basierend auf [Cullivan-IG-97]...................................................... 360
Bild C.4-4: Massenbilanz für Rückgewinnung mittels Verdampfungsverfahren (Beispiel) .................360
Bild C.4-5: Schema des Lösemittelextraktionsverfahrens .....................................................................363
Bild C.4-6: Fließschema für die Entfernung von Zink aus Beizbädern .................................................366
Bild C.4-7: Kaskadenspülung in einer Feuerverzinkerei .......................................................................370
Bild C.4-8: Stationäre Einhausung.........................................................................................................377
Bild C.4-9: Bewegliche Einhausung mit vertikal beweglichen Seitenwänden ......................................378
Bild C.4-10: Zweiseitige Randabsaugung mit Hilfseinrichtungen ........................................................380
Stahlverarbeitung 331

List of tables
Table C.1-1: Distribution of galvanizing plants in the EU.................................................................... 333
Table C.1-2: Market segmentation for Galvanized Steel ...................................................................... 333
Table C.3-1: Consumption and emissions from degreasing activities................................................... 345
Table C.3-2: Composition ranges of spent pickle baths........................................................................ 346
Table C.3-3: Consumption and emissions from pickling ...................................................................... 346
Table C.3-4: Composition range of spent stripping baths ..................................................................... 347
Table C.3-5: Consumption and emissions from stripping ..................................................................... 347
Table C.3-6: Consumption and emissions from fluxing........................................................................ 348
Table C.3-7: Consumption and emissions from the zinc kettle............................................................. 350
Tabelle C.4-1: Typische spezifische Verbräuche/Produktion und Kosten/Einsparungen für
Flussmittelregeneration ............................................................................................................................374
Tabelle C.4-2: Zusammenfassung der Einsparungen und Kosten......................................................... 375
Tabelle C.4-3: Emissionskonzentration bei Verzinkungskesseln.......................................................... 379
Tabelle C.4-4: Emissionskonzentration bei Verzinkungskesseln.......................................................... 379
Tabelle C.4-5: Beispiele von Emissionen.............................................................................................. 381
Tabelle C.4-6: Emissionsvergleich von herkömmlichen und raucharmen Flussmitteln........................ 382
332 Stahlverarbeitung

C.1. GENERAL INFORMATION ON BATCH GALVANIZING
Part C/Chapter 1
General galvanizing is a service industry, offering the application of zinc coating corrosion
protection to steel fabricators or the users of fabricated steel products. The sector operates with
short lead times and short order books to give enhanced service to customers. Distribution
issues are important, and so plants are located close to market concentrations. Consequently, the
industry consists of a relatively large number of plants, servicing regional markets in order to
minimize distribution costs and increase economic efficiency. Only a few ‘niche’ operators are
prepared to transport certain classes of fabrication for longer distances in order to exploit their
special expertise or plant capability. Opportunities for these specialist operators are limited.
About 600 galvanizing plants with more than 30000 employees are distributed throughout the
EU, as shown in Table C.2-1.
Member State Number of plants in 1997 Steel Galvanized [t/a]
Austria 17 132916
Belgium 22 263268
Denmark 17 122500
Finland 19 73360
France 69 690105
Germany 185 1428610
Greece 4 n.a
Italy 74 810716
Luxembourg 1 n.a.
Netherlands 21 242717
Portugal 9 42368
Spain 35 314509
Sweden 34 120000
United Kingdom (+ Ireland) 88 738928
Total: 595 4979997
Note: Source of data [EGGA5/98], [EGGA/99]
Table C.1-1: Distribution of galvanizing plants in the EU
The zinc consumption of the EU galvanizing industry (excluding Greece and Luxembourg) in
1997 was 381188 t. The main galvanizing countries are Germany with of 27.5 % of the
production, Italy with 15.6 %, UK/Ireland with 14.2 % and France with 13.3 %. [EGGA/99]
In recent years the markets for galvanized steel have grown more rapidly than previously. The
share of total market accounted for by various market sectors is shown in Table C.2-2.
Market Tonnage [t] Percentage [%]
Construction 2022886 39.0
Infrastructure and highways 832634 16.1
Power transmission 531042 10.2
Agriculture 524586 10.1
Transport 308786 6.0
Fasteners 254056 4.9
Other 712264 13.7
Total 5186254 100.0
Note: Source of data [EGGA/99];
Table C.1-2: Market segmentation for Galvanized Steel
Industry turnover is estimated at EUR 1800 million per year. The capacities of the most
economic operating units are related to the size of the steel fabrications to be treated and to the
Ferrous Metals Processing Industry 333

Part C/Chapter 1
demand in the accessible market. Most companies in the sector are small or medium sized
enterprises financed by private capital. Integration into the zinc production or steel fabrication
industry is very unlikely. About half of the European capacity is in the hands of businesses that
own one or two plants. Larger companies, owing up to 20 plants, have emerged in some
Member States. Even so, the assets of these groups are widely distributed in order to service
regional markets and the opportunity for concentration of productive capacity is limited.
[EGGA5/98]
In recent years the cost of entry has risen, reflecting greater capital intensity arising from use of
improved technology and increased environmental control. This has discouraged the entry of
poor quality, short life operators. On the other hand, the sector is highly competitive as to price
and quality of service. [EGGA5/98]
In general, the sector enjoys reasonable economic success but it is occasionally subject to price
pressures because of over-capacities in some markets and variations in the price of zinc.
A significant part of recent investment has been spent on emission control measures. The hot
dip galvanizing process gives rise to zinc-containing waste/by-products such as zinc skimmings
and dross. These are recycled as raw material to the secondary zinc industry for the recovery of
the valuable zinc. Aqueous process streams which contain zinc are either treated on-site for the
extraction of metals before the aqueous stream is discarded, or aqueous blow down is removed
from site by specialist contractors for further recovery treatment. [EGGA5/98]
334 Ferrous Metals Processing Industry

C.2. APPLIED PROCESSES AND TECHNIQUES IN BATCH
GALVANIZING
C.2.1 Batch Hot Dip Coating Overview
Part C/Chapter 2
Hot dip galvanizing is a corrosion protection process in which iron and steel fabrications are
protected from corrosion by coating them with zinc. Prevalent in batch hot dip galvanizing is
job galvanizing - also referred to as general galvanizing - in which a great variety of input
materials is treated for different customers. Size, amount and nature of the inputs can differ
significantly. The galvanizing of pipes or tubes, which is carried out in semi- or fully-automatic
special galvanizing plants, is usually not covered by the term job galvanizing.
The items to be coated in batch galvanizing plants are steel fabrications, such as nails, screws
and other very small items; lattice grates, construction parts, structural components, light poles
and many more. Tubes are sometimes also galvanized in conventional batch coating plants.
Galvanized steel is used in construction, transport, agriculture, power transmission and
everywhere that good corrosion protection and long life are essential. [EGGA5/98]
Figure C.3-1 shows the sequence of operations in a batch galvanizing, which usually comprises
the following process steps:
• Degreasing.
• Pickling.
• Fluxing.
• Galvanizing (melt metal coating).
• Finishing.
A galvanizing plant essentially consists of a series of treatment or process baths. The steel is
moved between tanks and dipped into the baths by overhead cranes.
Figure C.2-1: Typical process flow for a general galvanizing plant
[Galva94-1]
Ferrous Metals Processing Industry 335

Part C/Chapter 2
There are two basic plant layouts, distinguished by the design of the pre-treatment section:
open- and closed pre-treatment.
Galvanizing plants with open pre-treatment locate pre-treatment vats and the other process
operations in one bay. In these cases pickling baths are operated at room temperature to avoid
air emissions (acid fume) and the associated corrosion of installations.
Galvanizing plants with dedicated, tightly enclosed pre-treatment sections are designed to
operate pickling baths at elevated temperatures and thus reduce the number of pickling vats and
the pickling time. Fume generated from the acid vats is collected and, in some cases, cleaned by
suitable abatement devices.
For some special applications the galvanizing bath can be operated at elevated temperature
using ceramic lined kettles instead of steel kettles; this process variation is referred to as 'high
temperature galvanizing'.
Installations for tube galvanizing represent a special type of galvanizing plant, in which tubes
are quasi-continuously coated. The handling of tubes in these plants is partly or fully automated.
Figure C.3-2 shows the dipping principle of such plants.
Figure C.2-2: Principle of tube galvanizing
[Welzel]
The principal pre-treatment steps are the same as for general gavanizing, but following the
coating the excess zinc is removed from the outside of the tubes by blowing with compressed
air. The excess zinc on the inside is removed by watersteam pressure pulse.
Although the basic technological principles have remained unchanged over the past 150 years,
some developments have taken place mainly to improve the coating quality of reactive steels or
small parts. Research has been done on adding V and Ti to the molten zinc bath and on
developing a zinc-tin coating. Technigalva, with the addition of approximately 0.03 to 0.08 %
Ni to the zinc bath, has been applied for some time now at full industrial scale. Zinkopal, in
which a zinc-aluminium coating for small parts is used, was developed in Germany, where one
plant is in operation. [Galva-97-1], [Com EGGA]
336 Ferrous Metals Processing Industry

C.2.2 Raw Material Handling
Part C/Chapter 2
Zinc is received in bulk form and stored close to the galvanizing process. Chemicals, principally
28 % HCl, an input to the pickling process, are received in plastic or glass containers or by road
tanker, and are stored according to manufacturers' directions. Other agents, such as mist
suppressants and degreasing fluids, are similarly received in drums and stored according to
manufacturers' directions. Materials for processing, consisting of a wide variety of steel
fabrications, are received on site, usually by road haulage, and are unloaded by forklift truck or
crane. [EGGA5/98]
C.2.3 Preparation of the Input
Steel fabrications are inspected to ensure they are suitable for galvanizing. Iron and steel
castings and some threaded components are abrasive blast cleaned before pickling. To handle
fabrications throughout the galvanizing process they are attached to jigs or strongbacks by
means of hooks or steel wire. Fasteners and other small components are loaded into perforated
baskets, which are attached to the jigs. [EGGA5/98]
C.2.4 Degreasing
To guarantee satisfactory galvanizing and to enhance the performance of filtering separators, a
degreasing step is used to remove traces of coolants and lubricants from the fabricated steel.
This is commonly done using alkaline degreasing baths. These baths contain surfactants,
which remove oil and grease from the metal surface by emulsifying. The resulting unstable
emulsions float on the surface of the bath and can be removed by gravitational separators,
skimmers, micro- or ultrafiltration etc.
Concentration, bath temperature and immersion time of the work-pieces determine the
efficiency of the degreasing baths. The normal temperature range for indirectly heated
degreasing baths is 30 - 70 o C, although in some cases hot degreasing is applied at a temperature
of about 85 o C. The baths consists of a sodium-hydroxide solution (1 - 10 %) plus other
alkaline reagents, such as soda, sodium silicate, condensed alkaline phosphates and borax, and
specific surfactants, emulsifying agents and dispersion agents.
An alternative method is acidic degreasing. Degreasing baths consist of diluted, strong
inorganic acids, like hydrochloric acid and/or phosphoric acid with additives. Acidic degreasing
agents usually form stable oil emulsions which obstruct bath maintenance measures such as
skimming, separating, centrifuging or ultrafiltration. [ABAG]
When degreasing is skipped or when insufficiently degreased work-pieces enter the process
flow, there is a risk of organic pollutants being carried over to subsequent process steps,
possibly leading to organic pollution in the flux fume arising from the galvanizing kettle during
dipping. Organic pollutants in the waste gas lead to operational problems with filtering
precipitators (clogging etc.) and make the recycling of precipitated dusts difficult or even
impossible. [EGGA5/98], [ABAG]
Degreasing may only be omitted if the input material is oil-free, which is the exception rather
than the rule in batch galvanizing.
After degreasing, rinsing is necessary to prevent carry-over of degreasing agents which would
shorten the life of pickling baths and reduce the re-usability of the bath.
Ferrous Metals Processing Industry 337

Part C/Chapter 2
C.2.5 Pickling
To remove casting skin, roll skin, grid or scale the items are pickled in diluted hydrochloric
acid. Therefore a galvanizing plant usually comprises a series of pickling baths with different
acid concentrations ranging from 2 - 16 %, normally 12 – 16 % when freshly prepared. To
prevent excessive pickling of steel items, especially in pickling high tensile steels, and to protect
the steel pickling vats, pickling inhibitors (e.g. hexamethylenetetramine) are added to the bath.
[EGGA5/98], [ABAG], [Com EGGA]
During operation the iron content of the pickling bath increases, while the amount of free acid
decreases, making it necessary to top up the bath occasionally by adding fresh acid. Iron-(II)chloride
has a limited solubility in HCl. When this maximum is reached, pickling becomes
impossible, but usually the pickling bath has to be replaced even sooner at lower FeCl2
concentrations. Discarding concentrations of 170 g FeCl2/l (=75 g Fe 2+ /l) and 100 to 120 g Fe/l
have been reported. [EGGA5/98], [ABAG], [Com EGGA], [Com DK]
Raising the temperature of the pickling bath can enable its use at relatively high concentrations
of FeCl2, e.g. 175 to 200 g/l with the bath at 35 o C, with some increase in emissions. [Com2
EGGA]
Operators sometimes degrease articles with less heavy deposits of oil in the pickle tank. This
practice may lead to an increased pickling time, greater volumes in discarded pickling bath per
tonne of product and increased consumption of zinc. This practice cannot be considered as
environmentally friendly.
Pickling in plants with open pre-treatment is usually done at ambient air temperature; plants
with an enclosed pre-treatment sometimes operate with higher acid temperatures. Gaseous
emissions of the pickling agent can arise from the pickling baths, depending on concentration
and temperature of the bath, and from the pickled items. Hydrogen vesicles formed during the
pickling process can also contain acid droplets. [EGGA5/98], [VDI-RL 2579]
C.2.6 Stripping
Sometimes it is necessary to clean the suspension devices of zinc coatings, to remove faulty
coatings from steel fabrications or to de-zinc fabrications whose coatings have to be renewed.
This is commonly done by dipping in diluted pickle acid.
When pickling and stripping are carried out in the same treatment vat, pickle liquors are created
which contain iron- and zinc chloride. Some galvanizers operate separate pickling and stripping
baths because in their technical and economic environment, this favours recycling of the zinc
contained in them. Spent stripping liquor can be either treated on site for zinc recovery or sent
off-site to a contractor for zinc recovery.
In some cases spent stripping liquor is send for neutralisation and disposal by external
contractors. [Com2 Wedge]
C.2.7 Rinsing
Rinsing is a very important step in the galvanizing process as it prolongs the life of subsequent
treatment baths, reduces the generation of waste and increases the re-usability of by-products.
After degreasing and pickling the fabricated steel is therefore rinsed/dipped in water baths,
which are sometimes heated.
Carry-over of solution between baths depends on the type of work (i.e. its capacity for fluid
retention) and the way in which it is handled, especially the drainage time permitted above a
338 Ferrous Metals Processing Industry

Part C/Chapter 2
bath before the work is moved. The quantity of liquid carried-over can vary between 5 and 20 l/t
black steel. Carry-over of degreasing solution into the pickling baths eventually leads to
neutralisation of the bath; carry-over of acids and iron salts from pickling into the flux baths and
further to the galvanizing pot would increase both the generation of hard zinc (dross) and the
consumption of zinc. A carry-over of 1 g of iron results in about 25 g of hard zinc. [Com
EGGA], [ABAG], [Com2 EGGA]
Water from rinsing can be used to prepare fresh pickling or degreasing baths as a way of
recycling water and minimising aqueous blowdown.
C.2.8 Fluxing
The purpose of fluxing is to enable liquid zinc to wet the surface of the steel, a necessary
prerequisite for the galvanizing reaction, and with ammonium chloride-containing fluxes, to
provide additional pickling (cleaning of the surface) during hot dipping. At temperatures of
above 200 o C the ammonium chloride in the flux decomposes into NH3 and HCl, which results
in an additional pickling effect. [EGGA5/98], [ABAG]
Fluxing is carried out in two different ways: dry and wet.
In dry fluxing, the steel is immersed in a fluxing bath, usually an aqueous solution of zinc
chloride and ammonium chloride, typically maintained at 40 - 80 o C. Cold fluxing is possible
but reduces the potential for air-drying of the work after removal from the flux bath. Typical
bath characteristics are: ZnCl2 150 - 300 g/l
NH4Cl 150 - 300 g/l
Density: 1.15 – 1.30 g/ml
Dissolved iron: < 2 g/l
The pH-value of flux baths is normally adjusted to approximately 4.5 to secure precipitation of
iron ions as iron(III)-hydroxide; but the pH of flux baths may be in the range of 1 to 5.0.
The total concentration of flux salt (sum of zinc chloride and ammonium chloride) and the ratio
of the zinc chloride to ammonium chloride are both very important. Ammonium chloride in a
typical good flux often accounts for 40 – 60 % of the total flux salt. [Com DK]
Ammonium chloride provides quick drying and better removal of iron oxides from the surfaces
of the items, but also causes more fume, ash and dross formation during the coating process.
When the pre-treatment of the workpieces is insufficient, more ammonium chloride is required.
Zinc chloride prevents oxidation of the work-piece surfaces. This is particularly important when
the drying time is long. Altogether, the optimum flux concentration and composition must be
adjusted to the particular circumstances. [Com DK]
The iron content of the flux bath is extremely important for process control, economy and
environment. A high concentration of iron in the flux (originating from drag-out from the
pickling bath) will also influence the quality of the zinc coating. Iron carry-over from the flux
bath to the zinc kettle will generate dross and may also increase the final thickness of the zinc
layer for many steel grades. [Com DK]
To reduce the environmental impact of ammonium chloride during dipping, some galvanizers
have changed to 'smoke-reduced' fluxes in which ammonium chloride has partly or completely
been substituted by potassium chloride. [ABAG]
After withdrawing the work-pieces from the flux bath, some of the water from the adhering
fluxing fluid evaporates. The extent of evaporation depends on the temperature of the flux bath
and, if the bath is hot, the rate of removal of work from the bath (slower removal gives more
evaporation). Further drying is sometimes achieved in dedicated drying. Exhaust gases from the
Ferrous Metals Processing Industry 339

Part C/Chapter 2
galvanizing kettle can sometimes be a useful indirect source of heat to such a drying unit,
although ancillary burners are often also used. Drying of the work helps reduce splashing and
ejection of metal from the zinc bath as the work is dipped, a benefit which is increased if the
work retains heat after leaving the dryer, i.e. if preheat is applied. [Com2 EGGA]
A small number of galvanizing works, especially those with exceptionally demanding fluxing
requirements for intricate parts, operate an alternative process, called wet fluxing. In this
process the fluxing agents flow as a layer of molten salt on the surface of the galvanizing bath.
Steel parts to be galvanized are passed through the flux layer into the zinc bath. Then the molten
salt layer is drawn back from the surface by means of a rake to allow the steel parts to be
withdrawn from the galvanizing bath without further contact with the flux. [EGGA5/98]
C.2.9 Hot Dipping
The fluxed steel fabrications are slowly lowered into a bath of molten zinc. With very long
items, which do not fit in the kettle, double dipping has to be applied to cover the whole surface.
The steel reacts with the zinc to form a coating consisting of a series of zinc-iron alloy layers
topped by a layer of pure zinc when the parts are withdrawn from the bath. The period of
immersion varies from several minutes for relatively light steelwork up to 30 minutes for the
heaviest structural parts. [EGGA5/98]
The molten zinc has a temperature of 440 - 475 o C. Kettle dimensions vary greatly, depending
on the market served and the type of fabrication treated. Typical dimensions are 7 m long by 1.4
m wide by 2.6 m deep, but kettles as long as 20m and as deep as 4 m are in use. The kettle,
enclosed by the furnace casing, is installed in a pit or at floor level with access platforms. The
kettle is normally heated externally, commonly by gas or oil-fired burners. Heating by
immersion burners or by canopy heaters is used when the zinc temperature is above about
460 o C (and a steel kettle cannot be used) or where there is insufficient kettle wall surface to
transfer heat into the melt. Where economically viable, electrical heating is used, usually via
radiation from the sides or top, occasionally also by induction or resistance. [EGGA5/98],
[Com2 EGGA], [Com2 Fin]
The zinc bath usually also contains very small amounts of other metals, which either are
impurities of the zinc input or are added as alloying elements. A typical bath composition is:
• Zinc 98.9 wt-%
• Lead 1.0 wt-%
• Iron 0.03 wt-%
• Aluminium 0.002 wt-%
• Cadmium 0.02 wt-%
• Traces of other metals (e.g. tin, copper)
Aluminium and lead are added because of their influence on the thickness and the appearance of
the coating. The addition of lead (from 0.1 to 0.15 per cent) has an influence on the physical
properties of zinc, especially viscosity and surface tension. It helps to wet the steel before
galvanizing and the zinc to flow from the surface after galvanizing. Lead can also be used to
protect the kettle. In this case the molten zinc floats on a layer of molten lead on the bottom of
the kettle. The thickness of the kettle's steel walls is measured on a regular basis to prevent
breaking. [ABAG], [Com2 EGGA]
Where steel kettles are used, it is important that the kettle material (typically low-carbon steel
with minimal additions of reactive elements such as silicon) is correctly chosen so as to reduce
the effect of zinc attack, and that it is manufactured to withstand the high hydrostatic loads and
thermal stresses generated during heat-up to operating temperature. Steel kettles internally clad
to resist zinc attack can be obtained, but are significantly more expensive. [Com2 EGGA]
340 Ferrous Metals Processing Industry

Part C/Chapter 2
A small number of plants carry out 'high temperature galvanizing' using refractory lined vessels,
which allow the zinc bath to be operated at higher temperatures, usually about 530 o C. This
process is required to treat certain classes of steel (steel grades) and specific types of
components. [EGGA5/98]
Ammonium chloride, a component of the flux agent, has a sublimation temperature below the
zinc bath temperature, and this, together with the other reactions taking place, cause fumes to be
generated during hot dipping. Galvanizing kettles are generally contained in a vented enclosure
or ventilated by a lip extraction system. Commonly, the ventilation air is cleaned in bag filters
and the precipitated dust is shipped off-site for recovery of valuable substances, namely flux
agent. In some cases the precipitated dust is sent for landfill [Com2 Wedge] Some operators
apply venturi scrubbers and use the scrubber blowdown for flux solution make-up.
[EGGA5/98], [Com2 EGGA]
Reactions of zinc with steel, either from the fabrications that are being galvanized or from the
kettle itself, lead to a build-up of zinc-iron alloy in the bath, which is known as hard zinc or
dross. Dross can adhere to the walls of the bath, but mostly accumulates at the bottom where it
is periodically removed using a submerged scoop or grab. Excess dross may interfere with
galvanizing and may cause over-heating of an externally-heated kettle. The material removed is
returned to the secondary zinc industry for recovery of the zinc content or to the zinc chemicals
industry for the manufacture of zinc oxide. [EGGA5/98], [Com EGGA], [Com2 EGGA]
Zinc ash is formed at the surface of the zinc bath due to the reaction of zinc with oxygen in the
air and with the flux. The oxidized material is removed and is reused directly in the plant or
returned to the secondary zinc industry for recovery. [EGGA5/98], [GE6], [Com2 FIN]
C.2.10 Finishing
Steel fabrications are withdrawn from the zinc bath; excessive zinc is removed by wiping or, in
some cases, by rattling. The fabrications are then cooled and inspected. Small surface
imperfections are repaired and the fabrications are removed from the jigs and made ready for
dispatch. After hot dip coating some steel products are quenched in water to give them special
properties. As protection against white rust, the products may be covered with oil emulsions or
may be chromated.
In galvanizing fasteners and small components, a perforated steel basket containing the
components is immersed in liquid zinc in the usual way. When the basket is withdrawn from the
liquid zinc it is placed into a centrifuge system. Excess zinc coating is removed by centrifugal
force. The galvanized components are ejected from the basket and cooled, while the basket is
returned to the process. Proprietary and custom built systems are known. [Com2 EGGA]
When galvanizing tubes and pipes, the outside is blown-off with compressed air, the inside with
steam to remove excess zinc after withdrawal from the zinc bath. During removal of excess zinc
with steam, zinc dust is emitted, but the zinc particles can be collected and returned to the zinc
baths or be utilized in the secondary zinc industry for zinc recovery. [EGGA5/98], [GE6]
Ferrous Metals Processing Industry 341

C.3. PRESENT EMISSION AND CONSUMPTION LEVELS IN
BATCH GALVANIZING
STRIP
WIRES &
TAGS
CONC. DEGREASE
(ALK. OR ACID)
RINSE
WATER
WATER
CONC.
HCl.
RINS E
WATER
ZnCl 2
NH 4Cl
DRY
AIR
ZINC
INGOTS
REJECTS FOR RE-PROCESSING
& EMPTY JIGS FOR CLEANING
S TE EL ITEM S FOR
PROCESSING
RECEIPT
D EGR EASE
RINSE
PICKLE
room temp.
RINSE
PREF LUX
DRYING
BLACK WORK
HOT DIP
GALVANIZING
INSPECTION
GALVANIZED PRODUCT
WA TER
VAPOU R
WATER
VAPOUR
ZnCl 2 solution recycled to
preflux
FUME
WHITE WORK WATER
VAPOUR
QUENCH
USED WIRE
& TAGS
FUME
TREATMENT
AC ID WASTE (L)
FOR REMOVAL
DEPOSIT S (L)
FOR REMOVAL
DEPOSITS (L)
FOR REMOVAL
Water vapour
MOIST
AIR (G)
FILTERED
AIR (G)
1) Waste streams denoted: S: solid, L: liquid, G: gas or vapour
2) Inflow to degrease, pickle and preflux include small quantities of inhibitors, surfactants, etc.
Figure C.3-1: Material flow sheet for general galvanizing plants
Part C/Chapter 3
FUME DEPOSITS
FOR REMOVAL (S)
ASH TO RECYCLE
PLANT (S)
DROSS TO RECYCLE
PLANT (S)
DEPOSITS (L.S)
FOR REMOVAL
Ferrous Metals Processing Industry 343

Part C/Chapter 3
Many different factors influence the consumption of resources and the emission of pollutants
and wastes for general galvanizing plants. Variations between plants are caused by: variations in
the nature of the steel inputs such as size, shape and most of all, cleanness; the type of kettle
used; the heating devices; the process flow and the degree of regeneration and reuse of materials
in the process.
Environmental impacts to be expected from general galvanizing are emissions to air and the
generation of waste, in most cases classified as hazardous. Waste water and emissions to water
are a declining problem, as it is possible nowadays to run general galvanizing plants almost
waste water free. [DK-EPA-93] Finland reported waste water discharge from water baths and
floor washing with zinc contents of 5 – 25 mg/l and pH-value of 6 – 10. [Com FIN] Although
waste water discharge is only a minor issue, zinc in surface water run off might have to be
considered.
Sources of emissions to air are: the pre-treatment section, mainly from pickling operations; the
molten zinc surface, especially during the dipping process, and the firing/combustion systems
for heating of the zinc kettle or other treatment vats.
Wastes and by-products arising from batch galvanizing are zinc-containing dross and ash as
well as spent treatment liquors and sludges from the maintenance of the baths. [DK-EPA-93]
During transportation of the fabrications from one treatment bath to the other, fluids (acid, flux
etc.) may drop from the work-pieces. This spillage is usually caught by drip pans and can either
be recycled or collected as chemical waste.
The overall energy consumption for galvanizing fabricated steel is 300 - 900 kWh per tonne of
product with the major part being spent on heating the zinc melt. [DK-EPA-93] The following
chapters give more detailed information on consumption of resources and emissions from the
characteristic processing steps of general galvanizing.
C.3.1 Degreasing
Degreasing baths are made up of degreasing agents and water. The energy needed for heating
the baths to operating temperature is supplied by oil or gas or as electrical energy, depending on
local conditions for each individual plant. In many cases the degreasing systems are heated by
waste heat recovery and heat exchange.
Degreasing results in chemical waste in the form of discarded baths and sludge. The amount of
spent degreasing liquor to be discarded depends on the quantity of steel degreased and the
degree of pollution. It correlates with the maximum working lifetime of the degreasing solution,
which is usually 1 - 2 years. [ABAG] Other sources report a maximum lifetime of degreasing
baths of up to 7 years. [Com EGGA], [Com2 EGGA]
Used alkaline degreasing baths contain sodium hydroxide, carbonates, phosphates, silicates,
surfactants and free and emulsified oil and grease. Used acidic degreasing baths contain, apart
from free and emulsified oil and grease, diluted hydrochloric and/or phosphoric acid,
emulsifiers and corrosion protection inhibitors.
Spent degreasing baths are usually chemically and physically treated by special contractors
(disposal companies). The emulsion is split into an oil-rich and an oil-poor phase. The aqueous,
low-oil part is further treated, while the oil-rich part has to be disposed according to waste
regulations. [ABAG]
Input / Consumption Level
344 Ferrous Metals Processing Industry

Part C/Chapter 3
Degreasing agent 0 - 4 kg/t
Water 0 - 20 l/t
Energy 0 - 44.6 kWh/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Liquor and sludge 1,2
0 - 5.4 kg/t
Oily sludge 3
0.16 kg/t
Discarded degreasing bath
Note: Source of data [EGGA5/98], [DK-EPA-93]
1
Contains discarded degreasing bath.
2
Typically 30 - 40 % solids.
1 - 2 kg/t
3
Sludge periodically withdrawn from degreasing bath, single plant data [ABAG]
Table C.3-1: Consumption and emissions from degreasing activities
C.3.2 Pickling
Pickling baths are set up by diluting HCl, which is usually delivered at a concentration of
28 - 32 % w/w (or approx. 320 – 425 g/l HCl) to working concentration, typically 15 % w/w (or
approx. 160 g/l HCl). In some cases pickling inhibitors are added. Average consumption of acid
is about 20 kg per tonne product, but it is affected by the quality of the steel input: very low
consumption rates (e.g. less than 10 kg/t) can be achieved for clean fabrications as against high
consumption rates (up to 40 kg/t) for rusty parts. Pickling baths are usually operated at ambient
air temperatures, so no energy is needed for heating. In the case of enclosed pre-treatment
pickling, the solution temperature may be up to approximately 40 o C. In this case the baths must
be heated. Other energy consumptions in the pickling process result from the operation of
auxiliary equipment such as pumps and cranes, although this may be considered negligible.
[EGGA5/98], [Com2 EGGA]
Hydrogen chloride emissions arise from the pickling baths in different quantities, depending on
the temperature and the concentration of the bath. These acid fumes are usually diffuse
emissions. Extraction measures (e.g. lip extraction) or flue scrubbing are generally not applied,
as general plant ventilation keeps the concentration of HCl in the workplace air below permitted
limits [ABAG]. Special cases are plants operating enclosed pre-treatment sections, which
sometimes operate with higher acid temperatures. Here the enclosure is extracted and the waste
gas is usually scrubbed.
Wastes generated in pickling are spent pickle liquor and sludge. Spent pickle liquor consists of
free acid, iron chloride (up to 140 - 170 g Fe/t), zinc chloride, alloying elements of the pickled
steel and, sometimes, pickling inhibitors. Where stripping and pickling are done in the same
bath, mixed pickle liquor is generated, with high zinc and iron contents. If degreasing is done in
the pickling bath, free and emulsified oil and grease are present as well. The average
composition of spent pickling baths are given in Table C.4-2.
Ferrous Metals Processing Industry 345

Part C/Chapter 3
Pickling Pickling (including stripping)
Iron (as FeCl2) 1
< 140 g/l < 140 g/l
Zinc 5 - 10 g/l 2
20 - 40 g/l
HCl (free acid) 30 - 50 g/l 30 - 50 g/l
Pickle inhibitor approx. 50 ppm (1 l inhibitor per 20 m 3 pickle liquor)
Oil, grease, surfactants
Note: Source of data [ABAG]
n.a. (carry-over from degreasing baths)
1
Ratio of FeCl3: FeCl2 is about 1:50 according to [ABAG], while [Com DK] reports the ratio of FeCl3: FeCl2 is <
1:1000.
2
Requirements set by recycling companies are usually more stringent.
Table C.3-2: Composition ranges of spent pickle baths
Input / Consumption Level
Hydrochloric acid 1
9.2 – 40 2
kg/t
Inhibitor 0 - 0.2 kg/t
Water 3
0 - 35 l/t
Energy 4
0 - 25 kWh/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Emissions to air: a
Hydrogen chloride
0.1 – 5 mg/m
Dust
1
3
mg/m 3
Waste acid and sludge 5,6,7
Discarded pickle liquor
Note: Source of data [EGGA5/98], except a: [DK-EPA-93]
1
Consumption refers to 30 % HCl
10 - 40 l/t
2
[Flem BAT] reports up to 70 kg/t without reference to acid concentration
3
Lower end of the range represents cases in which the acid is delivered in lower concentrations or in end
concentration (~ 16 %)
4
Energy needed for acid heating in enclosed pre-treatment plants.
5
Includes discarded spent pickle bath
6 Containing about 140 g Fe/l-spent bath as FeCl2
7 Acid waste reported by DK: 15 – 50 kg/t.[DK-EPA-93]
Table C.3-3: Consumption and emissions from pickling
C.3.3 Stripping
The amount of items to be stripped, rejected galvanized items, suspension devices and
fabrications whose coatings need to be renewed, ranges 1 -15 kg/t.
Stripping of workpieces is done using hydrochloric acid baths usually with lower concentrations
and reactivity similar to those required for pickling. Some operators use partly spent pickle
liquors or use the pickling bath for stripping but, as described later on, this leads to a number of
environmental disadvantages.
Stripping operation using hydrochloric acid also generates waste acids, but with a different
composition from those originating from pickling. If stripping is carried out in an acidic bath
separate from the pickling baths then zinc chloride relatively uncontaminated by iron chloride is
generated in the stripping bath. This solution can be recycled to the preflux (zinc ammonium
chloride) bath. [Com FIN], [Com2 EGGA]
346 Ferrous Metals Processing Industry

Part C/Chapter 3
Iron chloride- and zinc chloride-containing solutions from combined pickling and stripping can
be used in the fertilizer industry. Although attention has to be payed to zinc addition to
agricultural soils and the fact that statutory limits are not exceeded. [Com FIN], [Com2 UK
Galv]
Stripping
Iron (as FeCl2) < 10 % of zinc content 1
Zinc (as ZnCl2) 160 - 200 g/l
HCl (free acid) < 10 g/l
Pickle inhibitor approx. 50 ppm (1 l inhibitor per 20 m 3 pickle liquor)
Oil, grease, surfactants n.a. (carry-over from degreasing baths)
Note: Source of data [ABAG]
1 Required by recycling company, can only be achieved by use of pickle inhibitors.
Table C.3-4: Composition range of spent stripping baths
Input / Consumption Level
Hydrochloric acid 0 - 6 kg/t
Water 1 0 - 7 l/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Spent strip liquor 2
Note: Source of data [EGGA5/98]
1.2 -15 kg/t
1
For adjusting pickle bath concentrations.
2
Example composition: zinc 200 g/l, iron 130 g/l, 10 g/l [DK-EPA-93]
Table C.3-5: Consumption and emissions from stripping
C.3.4 Fluxing
The flux bath is made up of the flux agent (usually ZnCl2 x NH4Cl) and a certain amount of
water to yield the right concentration. The flux agent is sometimes formed using KCl in place
of some or all of the NH4Cl. In most cases, energy is needed to heat the flux baths, for which
some operators use recovered heat.
Air emissions from fluxing baths are considered negligible, as the bath does not contain volatile
compounds and the main emission is water vapour. Waste arising from fluxing operation
includes discarded fluxing liquor and sludge. [DK-EPA-93]
Flux baths which are not continuously regenerated increase in acidity and iron content as they
are used. They contain (depending on the flux agent) ammonia chloride, zinc chloride and /or
potassium chloride. Batch recycling of preflux solution is common practice. In some cases used
solution is returned to the preflux producer on a regular basis. [Com EGGA], [Com2 EGGA]
Ferrous Metals Processing Industry 347

Part C/Chapter 3
Input / Consumption Level
Flux agent 0 - 3 kg/t
Water 1
0 - 20 l/t
Energy kWh/t
Output / Emission Level
Spent flux 1 - 6 kg/t
Waste water and sludge 1
Iron hydroxide sludge
0 - 20 l/t
2
Note: Source of data [EGGA5/98]
1
Lower end of the range refers to wet fluxing.
2
From continuous flux bath regeneration.
Table C.3-6: Consumption and emissions from fluxing
Dryers located downstream of the preflux bath consume energy in heating the drying air. Some
or all of this energy may be supplied from the flue of the galvanizing furnace. Moist air leaving
the dryer to atmosphere (either inside or outside the factory) carries chlorides with it. Surplus
preflux solution drips off the work into the dryer where it dries into crystalline form and is
periodically removed. Where large fans are used to blow air through dryers they may require
significant amounts of electrical energy and may cause noise. [Com2 EGGA]
C.3.5 Rinsing I + II
General galvanizing plants consume 0 to 20 l/t of galvanized steel for rinsing operations,
resulting in about the same amount of waste water and sludge. [EGGA5/98]
C.3.6 Hot Dipping
The main raw material input for the dipping process is, of course, the coating metal zinc. The
average consumption of zinc for 1 t of galvanized steel is 75 kg. Extreme figures in zinc
consumption - high or low - can be attributed to the shape of the fabricated steel and the quality
of the coating. Zinc consumption is, of course, proportional to the surface coated and the
thickness of the coating. [EGGA5/98]
Gas, oil or electric energy provides the energy necessary for melting the zinc and maintaining
the temperature of the zinc bath.
The galvanizing kettle is one of the major sources of emissions to air. During dipping, vapour,
gas and particulate pollutants rise from the zinc bath and can be seen as a white cloud.
Depending on the fluxes, the emissions comprise extremely fine sublimation and vaporisation
products including ions of chlorine, ammonia and zinc, as well as the compounds zinc oxide,
zinc chloride and ammonium chloride.
The kind and amount of emissions depend on the consumption of the flux, its composition and
additional factors determined by the parts to be galvanized (kind, number, surface area/quality)
and their pre-treatment (degreasing, pickling, rinsing, drying). Some sources reported the size of
hygroscopic particles to be very small, mostly < 1 micron. While others reported that the
average particle size was 30 microns and only about 5 % being < 1 micron [Com2 FIN].
According to some recently completed investigations on the distribution of particle sizes in
airborne particulate emissions from the galvanizing bath following dipping of steel, there are no
health concerns over particle size and mass of emissions to which galvanizing operators may be
exposed during the process of galvanizing. The investigation showed that the personal exposure
348 Ferrous Metals Processing Industry

Part C/Chapter 3
monitoring data of the operators is both low in total mass, especially so in the case of 'low -
fuming fluxes' or 'smoke reduced fluxes' and that the mass of small particles of less than 1
micron diameter is the same for both normal fluxes and 'low fuming fluxes'. Therefore there are
no health concerns between the different flux types and no concerns over the size of the
airborne particulate in any event. [Piat 19.9]
Less than 10% of the total mass ,itself less that 1.5 mg/m3 in total, of
the particulate is les than 1 micron.
In summary all health concerns are of not an issue.
The amount of dust emitted is closely related to the consumption of flux agent. Some
investigations have shown that at a flux consumption of 2 kg/t the dust emission was between
0.2 and 0.3 kg/t, while the emission of dust with a flux consumption of 4 kg/t was
approximately 1.2 kg/t of product. The dust concentration in the crude waste gas from dry
galvanizing often reaches more than 100 mg/m 3 . With wet galvanizing the figures are even
higher; a typical range is 80 to 180 mg/m 3 . If, as a result of process upset, the degreasing
operation is inefficient, it is possible for oil or grease to enter the zinc bath and be subject to low
temperature combustion. In this case the filter dust may contain up to 10 % grease and dioxins
may be detected. [ABAG], [DK-EPA-93], [Galva94-1], [Com EGGA]
The waste gas is either treated in fabric filters, resulting in filter dust, or is scrubbed, giving rise
to aqueous effluent which is normally treated. In addition to dust, small volumes of gaseous
substances such as hydrogen chloride and ammonia are emitted, originating from the
decomposition of the flux agent and recombination of ammonium chloride as airborne
particulate [Com2 UK Galv]. Furthermore, the combustion of fuels to heat the galvanizing
furnace results in emission of combustion products such as CO, CO2, and NOx (also, with oil
combustion, SOx). Combustion air fans and burners may produce noise. [DK-EPA-93], [Com2
EGGA]
During dipping, zinc-containing solid by-products such as hard zinc, ash and squirts arise. Hard
zinc (or dross) is enriched in the zinc bath during operation and originates from the galvanized
work-pieces, from the vessel walls (reaction product of iron in the steel with the molten zinc)
and from reaction of iron salts carried over from pickling and fluxing. Because of its higher
density hard zinc collects at the bottom of the kettle from where it is periodically removed.
Because of the high zinc content (95 to 98 %) the dross is sold to recycling companies for
recovery.
Zinc ash with a lower density, floating on the surface of the galvanizing bath, consists mainly
of zinc oxide and zinc chloride, with some aluminium oxide if alloyed to the metal bath. Ash is
skimmed off before removing the dipped work-pieces, usually carrying large amounts of zinc
out as well. Zinc content is 40 to 90 % and makes it valuable for recycling either directly in the
plant by secondary zinc industry. [ABAG], [Com2 Wedge], [Com2 FIN]
From time to time small amounts of metallic zinc are ejected from the kettle, as a result of
evaporation of moisture from the surface of the steel. They mostly adhere to the fume extraction
equipment (if existing) from which they are removed for recovery of their metallic content.
[Com EGGA] Splashed zinc can be remelted directly in the galvanizing bath or be sent for
recovery off site. It may contain zinc oxide and/or be contaminated by hitting the floor if the
kettle is not enclosed. [ABAG]
Ferrous Metals Processing Industry 349

Part C/Chapter 3
Input / Consumption Level
Zinc 20 – 200 (1)
kg/t
Recovered Zinc (zinc ash) 0 - 15 kg/t
Energy (2)
180 - 1000 kWh/t
Output / Emission Level
Specific Emission Concentration
Extracted gas from kettle (2)
(suction hoods, encapsulation etc.)
1500 - -12000 (3) m 3 Emissions to air from zinc pot:
/t
a
Dust
40 –600 g/t 10–100
Zinc
Hydrogen chloride
Lead negligible
(4)
2 – 20 (5)
mg/m
1 - 2
3
mg/m 3
mg/m 3
Ash 4 - 25 kg/t
Dross 5 - 30 kg/t
Combustion gas: 500 - 3250 m 3 (NOx, CO/CO2, SO2)
/t
Filter dust (6)
Note: Source of data [EGGA5/98], except a: [DK-EPA-93]
0.1 - 0.6 kg/t
1
extremely high Zn consumption maybe referred to galvanizing of very small parts, like bolts. Average: 73.4 kg/t
2
usually no abatement techniques applied, discharge via a stack
3 3
some data from DK state 20000 – 40000 m /t
4 3
Other sources report 1- 3 mg/m [Flatt/Knupp]
5 3
DK reports one example of a manual production line where 60 mg/m of zinc where measured at a volume flow of
1500 m 3 /h. [DK-EPA-93]
6
Composition depends on flux agent, but basically it is ammonia chloride, zinc chloride and possibly Al, Fe, and
organic compounds
Table C.3-7: Consumption and emissions from the zinc kettle
C.3.7 Finishing
Tube Galvanising
The removal of excess zinc from tube surfaces, by blowing compressed air or watersteam, leads
to emissions of zinc and zinc containing dusts. The steam pressure pulse may also be a source of
noise. Therefore the zinc blow-off is done into soundproofed collecting containers.
In those cases where quenching of galvanized work-pieces is inevitable, water consumption is
up to 10 l/t of galvanized steel. The water is partly evaporated, partly re-used for making up
process baths.
350 Ferrous Metals Processing Industry

Teil C/Kapitel 4
C.4. MASSNAHMEN, DIE BEI DER FESTLEGUNG VON BVT FÜR
DISKONTINUIERLICHE FEUERVERZINKEREIEN ZU
BERÜCKSICHTIGEN SIND
C.4.1 Lagerung und Umschlag von Roh- und Hilfsstoffen
� Es wurden keine Informationen eingereicht.
C.4.2 Entfettung
C.4.2.1 Minimierung des Öl und Fetteintrags
Beschreibung:
Zur Verminderung des Öl- und Fetteintrags sollte der Verzinker versuchen auf die Kunden
dahingehend einzuwirken, dass zu verzinkende Werkstücke möglichst fettfrei oder nur mit geringen
Fettanteilen versehen sind. Die Reduktion des Öl-/Fetteintrags ist eine billige, einfache aber effektive
Maßnahme, um die Standzeit von Entfettungsbädern zu verlängern und so die anfallenden
Abfallmengen (verbrauchtes Bad und ölhaltiger Schlamm) zu reduzieren.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion verbrauchter Entfettungslösung.
• Reduzierte Abwasser- und Schlamm-Menge.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Anlagen (der Einfluss des Verzinkers auf den Zustand des Einsatzgutes kann
bei Auftragsverzinkereien beschränkt sein).
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.2.2 Optimierung des Badbetriebes
Beschreibung:
Zur Optimierung des Entfettungsvorgangs können allgemeine Maßnahmen zur Kontrolle von
Entfettungsbädern durch Überwachung von Parametern, wie Temperatur und Konzentration,
eingesetzt werden, um das Entfettungsbad effizient zu nutzen. Darüber hinaus kann der Wirkungsgrad
der Entfettung durch Verbesserung des Kontaktes der Flüssigkeit mit der Ware erhöht werden, z.B.
durch Bewegen des Verzinkungsgutes, Bewegung des Bades (Rühren) oder durch Ultraschall.
Entfettungskaskaden können ebenfalls den Vorgang verbessern und Umweltauswirkungen reduzieren.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion verbrauchter Entfettungslösung.
• Reduzierte Abwasser- und Schlamm-Menge.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Stahlverarbeitung 351

Teil C/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.2.3 Instandhaltung und Reinigung von Entfettungsbäder
Beschreibung: Siehe auch Kapitel D.4.3
Bei alkalischer Entfettung sind die gebildeten Emulsionen instabil. Öle und Fette konglomerieren und
bilden eine Schicht, die in ruhigen, strömungsfreien Badzonen an der Oberfläche schwimmt. Hier
kann die Ölschicht abgetrennt und durch Abstreifer, Ablaufrinnen oder Wehre usw. entfernt
werden. Mit diesen einfachen Maßnahmen, einfach unter Ausnutzung der Schwerkraft (Abtrennzeit:
mehrere Stunden), kann die Standzeit von Entfettungsbädern um das 2- bis 4-fache verlängert werden.
Der abgezogene Schlamm enthält Öle, Fette, Entfettungsmittel, Zunder, Rost etc. und wird
normalerweise deponiert. [ABAG]
Die Abtrennung ist effektiver, wenn Zentrifugen verwendet werden, die Öl und Wasserphasen
innerhalb von Sekunden trennen. Sehr kleine Öl- und Fetttröpfchen sind einfacher abzuscheiden, die
Ölphase enthält nur 5 - 10 % Wasser und ein unerwünschter Austrag von Entfettungsmittel wird
vermieden. Die Standzeit des Bades kann so bis auf das 16-fache verlängert werden. [ABAG]
Bei Mikro- and Ultrafiltration wird die Entfettungslösung durch Membranen gepumpt (3 - 8 bar), in
denen Öl, Fett und verbrauchte Entfettungsmittel aufgrund ihrer Molekülgröße zurückgehalten
werden. Zum Schutz der Membranen wird die Lösung vorher in einem Absetzbecken von Feststoffen
gereinigt. Mikro- und Ultrafiltration verlängern die Standzeit auf das 10- bis 20-fache. Die
Investitionskosten für Mikro-/Ultrafiltrationsanlagen mit ausreichender Kapazität für
Stückverzinkereien werden auf 80.000 bis 100.000 DM geschätzt. Die Membranen müssen an die
Gegebenheiten des Entfettungsbades angepasst werden (Porengröße) und müssen den jeweiligen
Reinigungsanforderungen entsprechen. Durch die in Auftragsverzinkereien üblichen wechselnden
Betriebsbedingungen (Schwankungen in Zusammensetzung, Entfettungsmitteln, Ölen, Fetten usw.)
kann es zu Betriebsstörungen, wie Verstopfen, Faulung und Beschädigung der Membranen, kommen.
[ABAG] Entsprechende Membranen und spezielle Chemie der Bäder müssen noch entwickelt werden,
um eine Anwendung in diskontinuierlichen Feuerverzinkereien zu ermöglichen. [Com2 D]
Alle oben beschriebenen Maßnahmen zur Verlängerung der Standzeit von alkalischen
Entfettungsbädern können ebenfalls für saure Entfettungsbäder angewendet werden. Aufgrund der
Bildung von stabileren Emulsionen ist der Wirkungsgrad geringer. [ABAG]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion verbrauchter Entfettungslösung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Erzeugt ölhaltige Schlämme/Konzentrate (siehe auch C.4.2.5).
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
352 Stahlverarbeitung

C.4.2.4 Kontinuierliche biologische Reinigung von Entfettungsbädern
('Biologische Entfettung')
Teil C/Kapitel 4
Beschreibung:
Öl und Fette, die sich im Entfettungsbad ansammeln, werden durch Mikroorganismen zersetzt. Das
Abfallprodukt, ein biologischer Schlamm, wird täglich aus dem Bad entfernt. Die Standzeit des
Entfettungsbades ist unbegrenzt, das Bad erzielt jederzeit eine optimale Entfettung. [DK-EPA-93]
Die Entfettungslösung basiert auf Alkali, Phosphaten, Silikaten und nichtionischen und
kationenaktiven Tensiden. Ein Konzentrat dieser Chemikalien und Mikroorganismen wird
kontinuierlich gemischt. Im Entfettungstank wird Luft zugeführt, um den biologischen Prozess in
Gang zu halten. Wasser wird ebenfalls zugegeben, um Verdampfungsverluste auszugleichen, da das
Bad auf einer optimalen Betriebstemperatur von 37 ºC gehalten wird. Die Lösung aus dem
Entfettungstank wird über einen Lamellenabscheider mit ca. 1 m 3 /h im Kreis geführt. Im
Lammellenabscheider wird der angesammelte Schlamm, bestehend aus lebenden und toten
Mikroorganismen (Bioschlamm) abgetrennt. Es fallen ca. 10 Liter/Tag an, die über ein Ventil im
Boden abgezogen werden. Die Zugabe von Chemikalien erfolgt stromabwärts des
Lammelenabscheiders über Dosierungspumpen. Eine genaue Dosierung kann schwierig sein,
Überdosierung (überhöhter Verbrauch) ist wahrscheinlich. Die Zudosierung erfolgt automatisch, so
dass ein pH-Wert von 9,13 eingehalten wird. [DK-EPA-93]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall (verbrauchtes Entfettungsbad) und damit weniger Schlamm aus der
Abwasserbehandlung.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Feuerverzinkungsanlage.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Næstved Varmforzinkning ApS (Erfahrungszeitraum: 6 Jahre) [DK-EPA-93]; Frankreich; Verzinkerei
Dieren, NL; 1 oder 2 Anlagen in Deutschland
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel Næstved Varmforzinkning
Næstved Varmforzinkning hat dieses Verfahren 1987 eingeführt und die Betriebserfahrungen sind
sehr positiv (siehe Bild C.4-1). Heute ist die Entfettung viel effizienter und gleichmäßiger als noch zu
Zeiten, in denen mit warmer Natronlauge entfettet wurde. Das Ergebnis ist ein schneller Beizvorgang
mit weniger Angriff auf das Basismetall. Sowohl der Beizsäureverbrauch als auch die Abfallmengen
sind reduziert. Nach dem Beizen sind die Oberflächen glatter und gleichmäßiger. Hierdurch wurde der
Zinkverbrauch beim Schmelztauchen selbst verringert. Durch die neue Entfettung konnte der
Zinkgehalt im Beizbad von 10 – 15 % auf 4 – 8 % gesenkt werden, was zu wesentlichen
Verbesserungen hinsichtlich der Arbeitsplatzbelastung in der Halle geführt hat. Der übliche
Säuregeruch ist verschwunden. In der Praxis war der Verbrauch von Camex Bio 104 etwa 6mal so
hoch wie ursprünglich erwartet. Ursache hierfür ist wohl eine Überdosierung und ein erhöhter Bedarf
aufgrund der stark geölten Teile, die in der Anlage verzinkt werden. Darüber hinaus haben die Teile
eine sehr hohe spezifische Oberfläche, was ebenfalls den Chemikalienbedarf pro Tonne Produkt
erhöht. Die Anlage selbst ist etwa 3 - 6mal größer als für Næstved Varmgalvanisering notwendig
wäre, aber dies war die kleinste biologische Entfettungsanlage, die von der schwedischen Firma
Camex verkauft wird. [DK-EPA-93]
Stahlverarbeitung 353

Teil C/Kapitel 4
Luft
Wasser
Wärme
Entfettungsbad
9 m 3 – 37°C
1 m 3 /h
Camex Bio 104-10
Camex Bio 104
Bild C.4-1: Fließschema für biologische Entfettung (Beispiel CAMEX)
[DK-EPA-93]
Lamellenabscheider
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Anlagenkosten (1987) inkl. Installation, aber ohne Entfettungstank: DKK 325000
Betriebskosten: Camex Bio 104: 1550 kg für DKK 26 DKK 40300
Camex Bio 104 - 10: 100 kg für DKK 26 DKK 2600
2,5 Tonnen Schlamm für DKK 2440 DKK 6100
Gesamt pro Jahr, ohne Stunden und Strom DKK 49000
Es ist schwer die finanziellen Vorteile der Anlage gegenüber dem früheren Verfahren mit warmer
Natronlauge zu beziffern. Die Verbräuche an Säure und Zink sind erheblich gesunken und es fällt seit
der Umstellung weniger Ausschuss an. Allerdings wurden die Kosten auch durch andere Produkt- und
Verfahrensänderungen während der fraglichen Zeit hervorgerufen. Daher ist es schwer zu sagen,
welcher Anteil auf die neue Entfettung fällt. [DK-EPA-93]
Beispiel Verzinkerei, Deutschland [ABAG-Bio]
Diese Anlage stellte in der Zeit von Dezember 1994 bis April 1995 von saurer Entfettung auf
biologische Entfettung um. Die ursprüngliche Anlage umfasste ein saures Entfettungsbad, bestehend
aus verdünnter Phosphorsäure, HCl, Tensiden und Korrosionshemmern, gefolgt von einer Spüle. Die
Badqualität wurde durch Entfernen des Öls von der Badoberfläche und Nachschärfen der Säurelösung
gesichert. Umgestellt wurde auf alkalische Entfettung, gefolgt von einer Spüle mit biologischer
Entfettung. Die berichteten Vorteile der Umstellung waren:
− Reduzierte Beizzeit (20 – 25 %).
− Verbesserte Beizqualität.
− Reduzierter Frischsäureverbrauch.
− Reduzierter Ausschuss.
− Reduzierte Mengen ölhaltigen Schlammes.
Die Investitionskosten für die Verfahrensumstellung (ohne Kosten für Behandlungstanks) wurden mit
181.000 DM für eine Verzinkerei mit einer Kapazität von 10.000 Tonnen pro Jahr angegeben. Der
Energieverbrauch (höhere Temperaturen im Entfettungsbad und in der Spüle, Betrieb von Pumpen)
und die Mannstunden zum Betrieb der Anlage sind gestiegen. Trotzdem wurde für diese Fallstudie ein
Einsparpotential von 250.000 DM berichtet und die Amortisationszeit mit 0,8 Jahren angegeben.
[ABAG-Bio]
354 Stahlverarbeitung
pH
Schlamm

Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur: [DK-EPA-93], [ABAG-Bio]
C.4.2.5 Verwertung von ölhaltigen Schlämmen und Konzentraten
Teil C/Kapitel 4
Beschreibung:
Eine Reihe von Verfahren wird angewendet, um ölhaltige Schlämme aus dem Entfettungsbad zu
entfernen. Diese Schlämme enthalten Feststoffe und eine Bandbreite von Ölen und Fetten. Je nach
Schadstoffbelastung und Brennwert können diese zur Energiegewinnung verbrannt werden. Die
ölhaltigen Schlämme werden durch spezielle Firmen einer ordentlichen Deponierung oder einer
Verwertung zur Rückgewinnung des Ölanteils zugeführt. In einigen Fällen, wenn der Wassergehalt
niedrig ist, kann der Schlamm zur Deckung des Brennstoffbedarfs bei der Erzeugung von Dampf oder
zu Erwärmungszwecken verwendet werden. [Com EGGA]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierung ölhaltigen Abfalls.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.2.6 Reduzierung von Einschleppungen in Säurebäder
Beschreibung:
Die Menge an Lösung, die aus dem Entfettungsbad in den nachfolgenden Beizprozess eingeschleppt
wird, kann durch eine ausreichende Abtropfzeit reduziert werden. Noch wirkungsvoller ist die
Einführung einer Spülstufe (detailliertere Informationen in Kapitel C.4.4).
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Verbrauch von Entfettungslösung.
• Verlängerte Standzeit von Beizbädern, daher reduzierter Säureverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Stahlverarbeitung 355

Teil C/Kapitel 4
C.4.3 Beizen und Entzinken
C.4.3.1 Optimierung des Badbetriebes und der Kontrolle
Beschreibung:
Die Beizwirkung und damit die erforderliche Beizdauer ändern sich mit der Standzeit des Bades. Mit
der Zeit steigt die Konzentration an Eisen sehr stark an und weniger freie Säure ist erforderlich, um die
anfängliche Beizgeschwindigkeit aufrechtzuhalten. Drastische Änderungen der Beizlösung, z.B. durch
Austausch großer Badmengen, könnten zu unbekannten Beizbedingungen und zur Überbeizung
führen.
Sorgfältige Überwachung der Badparameter (Säurekonzentration, Eisengehalt usw.) können helfen,
die Betriebsweise des Bades zu optimieren, indem Änderungen frühzeitig aufgezeigt werden und
Änderungen im Arbeitsablauf, wie verkürzte Beizzeiten zur Vermeidung von Überbeizung,
vorgenommen werden können. Die Entsorgung von verbrauchter Beizlösung und die Zugabe von
frischer Säure sollten häufiger, aber in kleineren Mengen erfolgen, um große Schwankungen in den
Badparametern zu vermeiden und den Betrieb zu vergleichmäßigen.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Säureverbrauch.
• Weniger Überbeizen (damit verbunden weniger Abfall).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.2 Minimierung der Menge verbrauchter Beizlösung durch den Einsatz von
Beizinhibitoren
Beschreibung:
Um Teile des Werkstückes, die bereits metallisch sauber sind, vor Überbeizung zu schützen, werden
der Beizlösung Beizinhibitoren (Beizhemmer) zugegeben. Beizhemmer können den Materialverlust
um bis zu 98 % reduzieren und den Säureverbrauch verringern. Jedoch können diese organischen
Beizhemmer einen negativen Einfluss auf nachfolgende Säure-Recyclingprozesse haben. Der Einsatz
von Beizhemmern zur Reduktion des Säureverbrauchs sollte daher sorgfältig überlegt werden.
[ABAG]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Säureverbrauch.
• Reduzierter Säureabfall.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Einige Beizinhibitoren reduzieren die Wiederverwertbarkeit von verbrauchter Säure.
Referenzanlagen:
Weitgehende Mehrheit (> 90 %) aller Feuerverzinker verwenden Beizinhibitoren. [EGGA8/99]
356 Stahlverarbeitung

Technische Betriebsdaten:
Geschätzte Reduktion des Säureverbrauchs 10 – 20 %. [EGGA8/99]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Positiv, Einsparung von Kosten [EGGA7/99]
Motivation für die Implementierung:
• Verbesserte Produktqualität.
• Reduzierte Betriebskosten.
Referenzliteratur:
C.4.3.3 Aktiviertes Beizen
Teil C/Kapitel 4
Beschreibung:
Das Beizen in Salzsäure mit geringem Säureanteil und hohem Eisenanteil wird ’aktiviertes Beizen’
genannt. Normalerweise liegt beim Beizen in Salzsäure der Säuregehalt im Bereich 10 - 12 %, um eine
vernünftige Beizgeschwindigkeit zu erzielen. Jedoch ist bei diesem Prozentsatz die Bildung von
Chlorwasserstoff sehr stark. Bei aktiviertem Beizen kann die Konzentration fast halbiert werden, ohne
die Beizgeschwindigkeit negativ zu beeinflussen, vorausgesetzt, dass die Eisenkonzentration im
Bereich 120 - 180 g/1 und die Temperatur zwischen 20 – 25 ºC gehalten wird.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Säureverbrauch.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
FJ Varmforzinkning A/S, (Erfahrungszeitraum: 5 Jahre) [DK-EPA-93]
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel Ferritslev Jernvarefabrik (FJ )
Bei Ferritslev Jernvarefabrik (FJ) wird ’aktiviertes Beizen’ eingesetzt; außerdem wird das Beizbad
nahezu zinkfrei gehalten. Die verbrauchten Beizlösungen können in Fällungsprozessen in der
kommunalen Abwasserbehandlungsanlage eingesetzt werden. FJ Varmforzinkning muss lediglich für
die Transportkosten aufkommen. [DK-EPA-93]
Stahlverarbeitung 357

Teil C/Kapitel 4
Biologische
Entfettung
ca. 37ºC
Activierte Beize
HCl = 4 -6 %, 20 – 25 ºC
Eisen: 120 - 180 g/l
“Sparspüle”
Eisen: 30 - 40 g/l
Flussmittelbad
ZnCl2 +NH4Cl
Bild C.4-2: Fließschema für aktiviertes Beizen
[DK-EPA-93]
Auffrischen
Reinigung
des Bades
Erwärmung
Reinigung
des Bades
Abfall
Abfall
Nach der biologischen Entfettung werden die Werkstücke direkt in einem aktivierten Beizbad mit 4 -
6 % Salzsäure und einem Eisengehalt von 120 - 180 g/1 getaucht. Die Teile hängen an
Schwarzstahldraht, der nur ein Mal verwendet wird. So wird verhindert, dass zinkbeschichtete
Aufhängungen ins Beizbad getaucht werden. Außerdem werden fehlerhafte Teile, die erneut verzinkt
werden müssen, zuerst in einem speziellen Entzinkungssäurebad (4 - 7 % Salzsäure) entzinkt. So wird
der Zinkgehalt im Beizbad auf sehr niedrigem Niveau gehalten. [DK-EPA-93]
Die Firma betreibt 4 Beiztanks mit je 100 m 3 . 10 m 3 /h aus jedem Tank werden abgepumpt, vermischt
und in einem Wärmetauscher erwärmt, bevor sie über ein Verteilersystem in die einzelnen Tanks
zurückgepumpt werden. So ist nicht nur für die Erwärmung des Bades, sondern auch für ausreichendes
Umwälzen der Flüssigkeit gesorgt. [DK-EPA-93]
Es ist wichtig, zwischen der biologischen Entfettung und dem Beizbad nicht zu spülen.
Mitgeschleppte Chemikalien aus der Entfettung dienen in der Beize als Inhibitoren, so wird der
Säureangriff auf das Basismetall vermieden. [DK-EPA-93]
Nach dem Beizen wird in einer sog. Sparspüle gespült, die als Ergänzungswasser für das Beizbad
dient, wenn sie entsorgt werden muss. Typischerweise hat die Sparspüle einen Eisengehalt von 30 - 40
g/1 und reduziert somit erheblich den Eiseneintrag in das Flussmittelbad. [DK-EPA-93]
Die zu entsorgende Entzinkungssäure wird wie üblich an Kommunekemi abgegeben. Zu entsorgende
Beizsäure wird an eine Firma abgegeben, die sie als Fällungsmittel in der kommunalen Kläranlage
verwendet. Zum Badwechsel werden üblicherweise 20 m 3 des Bades abgelassen und durch 10 m 3
Salzsäure und 10 m 3 aus der Sparspüle ersetzt. [DK-EPA-93]
Die Entstehung von Chlorwasserstoff in der Werkshalle ist so gering, dass auch ohne Absaugung der
Gehalt 11 – 20mal unterhalb der vorgeschriebenen Arbeitsplatzgrenzwerte bleibt. Messungen in der
Halle zeigten Chlorwasserstoffkonzentrationen von 0,32 – 0,65 mg/m 3 . Dies sind nur 5 - 9 % des
dänischen Grenzwertes von 7 mg/m 3 .
Da das aktivierte Beizen zur selben Zeit, wie die biologische Entfettung und die
Flussmittelregenerierung eingeführt wurde, ist eine genaue Zuordnung der finanziellen Vorteile
schwierig. Mit dem neuen Verfahren kann jedoch auf eine Absaugung und eventuelle Abgasreinigung
verzichtet werden.
358 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Die Standzeit des Säurebades verlängert sich um etwa 50 % durch aktiviertes Beizen, da ein
Auswechseln erst bei einem Eisengehalt von 180 g/l, verglichen mit sonst üblichen 120 g/1, erfolgt.
Solange die Beizlösung nicht wesentlich mit Zink belastet ist, ist die Entsorgung relativ preiswert, da
lediglich die Transportkosten nach Kemira MiIjø in Esbjerg, wo die Lösung als Fällungsmittel
verwertet wird, anfallen. [DK-EPA-93]
Allerdings ist für aktiviertes Beizen ein Heizsystem notwendig, was gegenüber dem herkömmlichen
Verfahren zusätzliche Kosten verursacht.
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.4 HCl-Rückgewinnung aus verbrauchten Beizbädern
C.4.3.4.1 Eindampfverfahren zur Rückgewinnung (HCl)
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.9.2
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Frischsäureverbrauch, reduzierte Frischsäureproduktion (Ressourcen, Energie)
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Hoher Energieverbrauch. [Com2 D]
• Erzeugung von Eisenchloridlösung (Konzentrat), geeignet für Wiederverwertung?
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Bild C.4-3 und Bild C.4-4 zeigen Beispiele eines Fließschemas und einer Massenbilanz für eine
Feuerverzinkerei.
Die zurückgewonnene Säure wird in den Beiztank zurückgeführt. Zusätzliche frische Säure, die dem
Beiztank zugegeben wird ersetzt die Verluste durch Entfernung von Eisenchloridlösung und Wasser.
Das zurückgewonnene Wasser kann in der Spüle, in der Beize oder im Flussmittelbad verwendet
werden. [Cullivan-IG-97]
Der Gesamtenergieverbrauch der Anlage beträgt 230kWh/1000 Liter (behandelte Lösung); die netto
Energierückgewinnung ist 150kW durch den Einsatz eines speziellen Wärmetauschers. [Com2 EGGA]
Stahlverarbeitung 359

Teil C/Kapitel 4
Evaporationsystem = Eindampfsystem
HCl pickle = HCl-Beize
Strip/pickle = Entzinkung/Beize
Rinse = Spüle
Rinse holding tank = Spülwasserauffangtank
Recovered rinse water = zurückgewonnenes Spülwasser
Work flow = Arbeitsablauf
Bild C.4-3: Beispiel eines Fließschemas für Rückgewinnung von HCl durch Verdampfungs-Verfahren in
einer Feuerverzinkerei basierend auf [Cullivan-IG-97]
Verbrauchte HCl
1000 Liter
8 % Salzsäure
80 g/1 Eisen, 40 g/1 Zink
Spez. Gewicht: 1.2 g/cm³
Abscheider
Konzentrat 320 Liter
193 kg FeCl2
83.4 kg ZnCl2
4.8 kg HCI
Spez.Gewicht: 1.45 g/cm³
Bild C.4-4: Massenbilanz für Rückgewinnung mittels Verdampfungsverfahren (Beispiel)
[Cullivan-IG-97]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
Rückgewonnene HCl
542 Liter
14 % HCI Gew./Vol

C.4.3.5 Externe Regenerierung von verbrauchtem HCl-Beizbad
C.4.3.5.1 Wirbelschichtverfahren und Sprühröstung
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.10.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Frischsäureverbrauch.
• Reduzierte Abwasser- und Schlamm-Menge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Teil C/Kapitel 4
Technische Betriebsdaten:
Wirbelschichtverfahren und Sprühröstung sind nur für die HCl-Rückgewinnung bei Lösungen, die
Eisen, aber kein Zink enthalten, geeignet. Die Wahrscheinlichkeit von Prozessstörungen, wenn Zink
mit dem Einsatzmaterial in den Prozess gelangt, ist sehr hoch. Obwohl einige Quellen einen
maximalen Eintrag von 2 - 3g/l Zink für verträglich halten, scheint das Problem von Zink im
Einsatzmaterial noch nicht gelöst zu sein. Um Betriebsstörungen durch Zink zu vermeiden, könnte
eine Vorbehandlung zur Entfernung des Zinkes vor der Regenerierung nötig sein. Bislang wird
Sprühröstung nicht für die Regenerierung bei diskontinuierlichen Feuerverzinkungsanlagen eingesetzt.
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Diese Prozesse sind in kleinem Maßstab nicht praktikabel und daher in Feuerverzinkereien allgemein
nicht anzutreffen. [Com EGGA]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.6 Getrennte Säurewirtschaft / Getrenntes Beizen und Entzinken
Beschreibung:
Im Allgemeinen sind Mischsäuren mit hohen Gehalten an Eisen und Zink nur sehr schwer
wiederzuverwenden oder zu verwerten. Durch das Beizen und Entzinken in getrennten Tanks kann der
Zinkgehalt in Eisenbeizen so gering wie möglich gehalten werden. Außerdem sollten Aufhängungen
nach Möglichkeit nur ein Mal verwendet werden; bei Mehrfachnutzung sollten die Aufhängungen
vorher entzinkt werden. [ABAG]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall.
• Trennung der Abfallströme ermöglicht eine Verwertung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Bei bestehenden Anlagen kann die Anwendung durch Platzprobleme (für zusätzliche Becken)
eingeschränkt sein.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Otto, Kreuztal, Deutschland [Com2 D]
Technische Betriebsdaten:
Zur Reduzierung der Abwassermenge wird Abschreckwasser oft beim Ansetzen oder Auffrischen von
Beizsäure verwendet. Hierdurch können jedoch große Mengen an Zink in das Beizbad eingetragen
Stahlverarbeitung 361

Teil C/Kapitel 4
werden. Durch sorgfältiges Säuremanagement können Zinkgehalte von 5 bis 10 g/l in Eisenbeizbädern
erzielt werden. [ABAG]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.7 Reduzierung des Zink-Eisen-Verhältnisses
Beschreibung:
Verbrauchte Beizbäder können bis zu 5 % freie Säure enthalten. Durch Zugabe von Eisenspänen kann
die Restsäure in Eisenchlorid umgewandelt werden. In Mischsäuren mit geringen Zinkgehalten
können so Zink-Eisen-Verhältnisse erzielt werden, die eine Regenerierung der Mischsäure, z.B. durch
Sprühröstung, ermöglichen. Spuren von Verunreinigungen mit Cadmium, Blei, Silizium und anderen
Legierungsmetallen werden abgeschieden und entfernt. ‚Abgeschwächte’ Säure liefert bei der
thermischen Regenerierung normalerweise höhere Qualitäten an Eisenoxiden, die sich leichter
verkaufen lassen. [ABAG]
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: In der Praxis nicht angewendet. [EGGA]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.7.1 Vorbehandlung zur Verbesserung der Wiederverwertbarkeit
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.9.3 und D.5.9.4
Vorbehandlung durch Diffusionsdialyse oder Retardation.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Beide Techniken (Diffusionsdialyse und Retardation) erfordern den Einsatz von Wasser und
bringen daher zusätzliches Wasser in den Prozess ein. Dies könnte zu Konflikten mit der
Zielsetzung ’abwasserfreie Feuerverzinkerei’ führen. [Com2 D]
Referenzanlagen: Diffusionsdialysis ist in deutschen Feuerverzinkereien ausprobiert worden. War in
diesen Anwendungen aber nicht erfolgreich. [Com EGGA]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.8 Rückgewinnung von verbrauchter Mischsäure durch
Lösemittelextraktion
362 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Beschreibung:
Lösemittelextraktion zur selektiven Zinkentfernung aus HCl-Beizen arbeitet mit dem Extraktionsmittel
Tributylphosphat (TBP) und basiert auf der folgenden vereinfachten Reaktion: TBP + n
ZnCl2 + m HCl TBP x n ZnCl2 x m HCl
ZnCl2 aus dem flüssigen Einsatzmaterial wird zusammen mit der HCl als Chloridkomplex durch den
organischen Stoff gebunden. Da dieser leichter ist als Wasser, kann er durch Dekantieren abgetrennt
werden. Durch intensiven Kontakt des beladenen organischen Materias mit neuer wässriger Lösung
wird die komplexbildende Reaktion umgekehrt (Re-Extraktion). Das ‚gestrippte’ organische
Extraktionsmittel kann wieder verwendet werden. Die entstehende verdünnte wässrige ZnCl2-Lösung
wird durch Eindampfen weiter aufkonzentriert. Das Kondensat wird in die Extraktionsstufe
zurückgeführt; das Konzentrat wird verkauft. Bild C.4-5 zeigt ein Schema des gesamten Prozesses.
Spent acid = verbrauchte Säure
Zinc extraction = Zinkextraktion
Zink stripping = Zinkstrippung
Strip Solution = Strippungslösung
Evaporation = Verdampfung
Bild C.4-5: Schema des Lösemittelextraktionsverfahrens
Concentrate = Konzentrat
Energy = Energie
Steam = Dampf
Condensation = Kondensation
Cooling water = Kühlwasser
Verbrauchte Säure, die in einem speziellen Tank gelagert wird oder aus dem Beiztank kommt, wird
über einen Filter gereinigt, um feste Partikel (wie Metallspäne, Zunder, unlösliche Öle, Schmutz usw.),
zu entfernen. Über eine Puffereinrichtung kommt das Filtrat in die erste von drei konventionellen
Misch-Absetzeinheiten zur Extraktion des Zinks mittels TBP. Das Zink wird zusammen mit einem
Teil freier HCl und FeCl3 extrahiert. Das zinkbeladene organische Material verlässt die
Extraktionssektion nach drei Gegenstrom-Kontakten mit verbrauchter Säure. Es sind auch mehr oder
weniger Stufen möglich, die Anzahl hängt von der Zinkkonzentration ab. Das organische Material die
Stahlverarbeitung 363

Teil C/Kapitel 4
weniger dicht ist als die Lösung, wird über ein Wehr, das die Phasengrenze und das Verhältnis von
organischem Material zu Lösung festlegt, aus der Absetzeinheit ausgetragen.
Das zinkfreie FeCl2-Raffinat verlässt die letzte (dritte) Extraktionsstufe am Boden, und in einem
Koaleszenzabscheider wird das verbliebene organische Material abgetrennt. Dann wird das Raffinat in
einen Vorratsbehälter gepumpt. Dies kann ein feststehende Tank oder ein Tankwagen sein. Die
zinkbeladene organische Phase wird in die Re-Extraktionsstufe (gleicher Container), bestehend aus
drei weiteren Misch-Absetzeinheiten, gepumpt. Hier wird durch intensiven Kontakt mit
Leitungswasser und mit dem Kondensat der Verdampfungseinheit ZnCl2, FeCl3-Spuren und HCl aus
dem Extraktionsmittel entfernt. Das Extraktionsmittel kann anschließend in die Extraktionseinheit
zurückgeführt werden. Die wässrige Lösung (Waschlösung/Stripplösung) wird über einen
Koaleszenzabscheider in die Verdampfung geleitet.
Die Waschlösung weist nur sehr geringe Zinkgehalte auf und kann normalerweise nicht
weiterverwendet werden. Daher wird sie auf 300 g Zink pro Liter aufkonzentriert. Jede andere
gewünschte Konzentration kann ebenfalls erzielt werden.
Die Eindampfung findet in einem mit Dampf beheizten Verdampfer aus PVDF statt.
Die Zinkkonzentration der belasteten Lösung ist für den Extraktionsprozess unwichtig. Die
Waschlösung sollte idealerweise etwa 30 g/1 enthalten. Je geringer die Zinkkonzentration in der
verbrauchten Säure ist, desto höher ist - wegen des höheren Flüssigkeit/Organik-Verhältnisses - der
nominale Durchsatz von Säure. Jedoch steigen mit der Zinkkonzentration im Einsatz die
Behandlungskosten.
Die Wärme für die Eindampfung wird durch zwei kleine Dampferzeuger generiert. Diese werden mit
Erdgas oder Propan befeuert und haben eine hohe Umwandlungseffizienz. Der Dampf wird unter
Druck in die PVDF-Röhren geleitet und so an die Waschlösung abgegeben.
Der Dampf wird über einen mit salzfreiem Leitungswasser gekühlten Kondenser geleitet. Hierdurch ist
eine vollständige Rückgewinnung des verdampften Wassers und der HCl möglich.
Die Dampfkondensierung kann in zwei Schritten erfolgen. Im ersten Schritt wird der Anteil mit wenig
freier HCl (< 5 g/1 im Gesamtvolumen) erfasst. Dieser Teil macht etwa 85 bis 95 % des gesamten
Kondensats aus. Dann wird der Tank gewechselt, und der säurereiche Rest des Kondensats wird
aufgefangen. Eine Endkonzentration von 15 - 18 %, die zum Beizen geeignet ist, sollte erreicht
werden. Die Säure kann innerbetrieblich verwendet werden. Aufgrund von technischen Problemen mit
der selektiven HCl-Rückgewinnung war dies im Projektrahmen jedoch nicht möglich.
Die Eindampfung kann mehr oder weniger kontinuierlich erfolgen. Sie ist abgeschlossen, wenn die
Zinkkonzentration im Einsatz des Eindampfers 300 g/1 erreicht. Die Endkonzentration kann je nach
den Anforderungen der Kunden variieren.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Wiederverwendung von (zinkhaltiger) Mischsäure.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Chemikalienverbrauch/Lösungsmittel.
Referenzanlagen:
Eine Flüssig-Flüssig-Extraktionsanlage zur Rückgewinnung von zink- und eisenhaltiger Säure ist bei
Norsk Hydro in Oberhausen, Deutschland in Betrieb.
364 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Untersuchungen und Versuche mit einer mobilen Anlage wurden bei der Berliner
Großverzinkerei/Metaleurop durchgeführt. Inzwischen wurde die mobile Anlage in eine stationäre
Anlage umgewandelt [Com2 D]
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.9 Wiederverwendung von verbrauchter Mischsäure
C.4.3.9.1 Entfernung von Eisen und Wiederverwendung als Flussmittel
Beschreibung:
Verbrauchte Salzsäure aus kombinierten Beiz- und Entzinkungsprozessen mit hohen Gehalten an
Eisen und Zink kann, wie Flussmittelbäder behandelt und zurückgewonnen werden (siehe Kapitel
D.7.1.1). Nach Oxidation durch Wasserstoffperoxid und Neutralisation mit Ammoniak wird der
Eisenhydroxidschlamm abgetrennt. Die verbleibende Flüssigkeit enthält hohe Konzentrationen an
Zinkchlorid und Ammoniumchlorid und kann als Flussmittellösung verwendet werden. [Com DK]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.9.2 Zinkentfernung aus Salzsäurebeizbädern
Beschreibung:
Der Prozess (siehe Bild C.4-6) ist in vier Stufen unterteilt:
• Zinkentfernung.
• Spülen I (Elution I).
• Strippung und Regenerierung.
• Spülen II.
In der ersten Stufe wird die Beizsäure aus dem Bad zur Abtrennung von Feststoffen über einen
Plattenfilter in die Kolonnen geleitet. In den Kolonnen wird das Zink durch Absorption am
Ionenaustauschmaterial aus der Beizsäure entfernt. Nach den Kolonnen wird das zinkfreie Flüssigkeit
ins Beizbad zurückgepumpt. Die Säure muss nicht zurückgepumpt werden, sie kann auch in einen
Lagertank gepumpt werden (Einmal-Durchlaufprozess). Die Behandlung kann auch chargenweise
erfolgen; dann wird die Beizsäure aus dem Bad zunächst in einen Zwischentank gepumpt, bevor sie in
die Kolonnen geleitet wird.
Stahlverarbeitung 365

Teil C/Kapitel 4
From pickling bath= vom Beizbad
Rinsing liquid= Spülflüssigkeit
Stripping solution= Stripplösung
Column with ion exchanger = Ionenaustauschkolonne
Bild C.4-6: Fließschema für die Entfernung von Zink aus Beizbädern
[Sprang-IG-97]
Storage = Lagerung
To pickling bath = zum Beizbad
Return to pickling bath = zurück zum Beizbad
Double salt solution= Doppel-Salzlösung
In der zweiten Stufe wird die Kolonne - nachdem das Ionenaustauschmaterial mit Zink gesättigt ist -
gespült, um die Säure zu entfernen. Die Waschflüssigkeit wird aus dem Vorratsbehälter über die
Kolonne in einen separaten Lagertank gepumpt. Die so erhaltene HCl-Lösung kann eingesetzt werden,
um die Stärke des Beizbades einzustellen.
In der dritten Stufe wird das Ionenaustauschmaterial mit einer alkalischen Lösung ‚gestrippt’, um das
Zink zu entfernen. Ohne den Spülvorgang der zweiten Stufe würde Eisenhydroxid ausgefällt werden,
was den Prozess stören würde. Die ‚Stripplösung’ kann mehrfach verwendet werden, bevor sie zu
konzentriert ist. Da sie lediglich aus ZnCl2 und NH4Cl besteht, kann die Stripplösung, wenn sie
gesättigt ist, eingesetzt werden, um die Zusammensetzung des Flussmittelbades einzustellen. Nach
Strippung und Regenerierung des Ionenaustauschmaterials müssen die letzten Reste der Lösung
entfernt werden. Dies geschieht in einer vierten Stufe durch Spülen mit Leitungswasser. Ohne diesen
Spülvorgang würde die Beizsäure mit NH4 + verunreinigt und, obwohl das ursprüngliche Problem der
Zinkverunreinigung gelöst wäre, entstünde ein Neues ( (NH4 + Verschmutzung).
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten: Es wurde kommentiert, dass diese Technik hohe Anlagen- und
Betriebskosten verursacht und dass die für einen ökonomischen Betrieb notwendige Größenordnung
von den typischen Feuerverzinkereien nicht erreicht werden würde. [Com2 UK Galv]
366 Stahlverarbeitung

Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.10 Neutralisation von verbrauchter Säure
Beschreibung: Es wurden keine Informationen eingereicht.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Neutraler Schlamm anstelle von flüssigem Säureabfall.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Teil C/Kapitel 4
Medienübergreifende Effekte:
• Große Mengen an nicht wiederverwertbaren gemischten Zink- und Eisenhydroxidschlämmen.
[Com2 D]
• Keine Rückgewinnung oder Regenerierung von Säure, Frischsäure notwenig.
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.11 Betriebsbandbreite für Säurebäder
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere Säuredämpfe.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.12 Erfassung und Abscheidung der Emissionen aus Beiztanks
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.2 und D.5.3
Erfassung der Emissionen durch Dach-, Wand- oder Randabsaugung oder durch Seitenhauben in
Kombination mit Platten- oder Füllkörperwäschern. Die Waschflüssigkeit kann in das Beizbad
zurückgeführt werden.
Stahlverarbeitung 367

Teil C/Kapitel 4
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere Säuredämpfe.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen mit gewissen Einschränkungen wegen Platzerfordernis.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten: Wäscher erzielen HCl-Emissionswerte von unter 10 mg/m 3 .
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.3.13 Geschlossene Vorbehandlungssektion (Entfetten/Beizen)/
Luftabsaugung und Abscheidung
Beschreibung: Siehe Kapitel D.5.3
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der Luftemissionen, insbesondere Säuredämpfe und Dämpfe aus der Entfettung.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.4 Spülen
C.4.4.1 Installation von Spülbädern/Standspülen
Beschreibung:
Nach dem Beizen werden die Werkstücke in einer Standspüle gespült (dasselbe Verfahren kann auch
nach der Entfettung angewendet werden). Wenn das Wasser zu sehr kontaminiert ist, um einen
ausreichenden Spüleffekt sicherzustellen, kann es in vorhergehenden Prozessbädern als Ergänzung für
Verdampfungsverluste und Ausschleppungen dienen. Bei sorgfältiger Auslegung und Betriebsführung
kann das gesamte Spülwasser innerhalb der Feuerverzinkerei genutzt werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Abwasserfreier Betrieb.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, vorausgesetzt Platz für Spülbecken ist vorhanden.
Medienübergreifende Effekte:
368 Stahlverarbeitung

Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.4.2 Spülkaskade
Beschreibung:
Gegenstrom-Spülung (siehe unten für die Beschreibung eines Beispiels).
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Verunreinigung des Flussmittelbades. [DK-EPA-93]
• Abwasserfreier Betrieb.
Teil C/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, wenn Platz vorhanden ist (weil mehr als 1 zusätzlicher Tank erforderlich ist,
sehr begrenzt).
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Herning Varmforzinkning A/S, (Erfahrungszeitraum: 1,5 Jahre) [DK-EPA-93]
Technische Betriebsdaten:
Beispiel Herning Varmforzinkning:
3-stufiges geschlossenes Spülsystem nach dem Beizen
Bei Herning Varmforzinkning werden nach der Beize 3 Spültanks ohne Abwasserableitung betrieben.
Die Verschmutzung des Flussmittelbades konnte um 85 - 90 % reduziert werden, was zu einer
längeren Standzeit des Bades und zu weniger Flussmittelabfall führt. Das Wasser wird so zur
Verdünnung von Frischsäurebädern genutzt, dass alle 3 Spültanks gleichmäßig verdünnt werden. Das
Wasser aus dem ersten Tank wird direkt zur Verdünnung des Beizsäurebades genommen. Danach wird
der erste Tank mit Wasser aus dem zweiten Tank aufgefüllt, der wiederum aus dem dritten Tank
aufgefüllt wird. Der dritte und letzte Tank wird mit Leitungswasser aufgefüllt. [DK-EPA-93]
Stahlverarbeitung 369

Teil C/Kapitel 4
Auffrischen
Leitungswasser
Produkte rein
2 Beizentfetter
6 Beizbäder
1. “Sparspüle”
2. “Sparspüle”
3. “Sparspüle”
Flussmittelbad
Zinkschmelze
Produkte raus
Bild C.4-7: Kaskadenspülung in einer Feuerverzinkerei
[DK-EPA-93]
Auffrischen
Auffrischen
Alle Werkstücke werden für mindestens 10 Minuten in einer so genannten Beizentfettung, in der
gleichzeitig gebeizt und entfettet wird, gebeizt. Diese besteht aus einer 10 %igen Salzsäure mit
zugegebenem Entfettungsmittel. Anschließend wird über einen längeren Zeitraum in normaler
Salzsäure gebeizt. Nach dem letzten Beizschritt wird in drei aufeinander folgende. Sparspülen gespült.
Anschließend erfolgen die Flussmittelbehandlung und die Tauchbeschichtung. [DK-EPA-93]
Es gibt zwei Beizentfettungsbäder mit je 23 m 3 , in denen die Lösung ausgetauscht wird, wenn der
Eisengehalt 129 g/1 erreicht hat (etwa nach 6 Monaten). Dann wird ein neues Beizentfettungsbad mit
12 - 15 m 3 Wasser der ersten Sparspüle und 8 - 11 m 3 30 %iger Salzsäure angesetzt. [DK-EPA-93]
Es gibt sechs Beiztanks mit reiner Salzsäurebeizlösung (à 23 m 3 ) mit einem Gehalt an freier Säure von
etwa 10 %. Diese Beizbäder werden erst ersetzt, wenn der Eisengehalt 100 g/1 übersteigt. Dies ist
bislang noch nicht erfolgt (das System wurde am 1. Dezember 1991 eingeführt). Die Beizbäder haben
eine längere Standzeit als die Beizentfettungsbäder, da das Grobbeizen schon in der Beizentfettung
erfolgt, diese wird relativ schnell mit Eisen gesättigt. Die reinen Beizbäder haben eine erwartete
Standzeit von 1,5 – 2,0 Jahren. Neue Beizbäder werden zur Hälfte aus Wasser der Sparspüle und zur
Hälfte aus 30 %iger frischer Salzsäure angesetzt. [DK-EPA-93]
Die folgenden durchschnittlichen Eisengehalte wurden in den Beizbädern, Spültanks und dem
Flussmittelbad gemessen: [DK-EPA-93]
• Beizbad: Eisen = 75 - 85 g/l
• 1. Sparspüle: Eisen = 40 - 50 g/1
• 2. Sparspüle: Eisen = 25 - 35 g/1
• 3. Sparspüle: Eisen = ca. 10 g/1
• Flussmittelbad: Eisen = ca. 5 g/1
Wenn die Eisenkonzentration im Flussmittelbad 10 g/l erreicht, wird das Bad in einen Tankwagen
gepumpt und zur Firma Vildbjerg gebracht, wo eine Reinigungs- und Regenerierungsanlage für
Flussmittel betrieben wird. Der Tankwagen kehrt mit 23 m 3 gereinigtem Flussmittelbad zurück, so
dass die Produktion bei Herning sofort weitergehen kann. [DK-EPA-93]
Anfänglich hatten die Betreiber gehofft, dass die reinen Beizbäder von Zink freigehalten werden
könnten, doch dies stellte sich in der Praxis als unmöglich heraus. Die Zinkgehalte im
370 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Beizentfettungsbad sind so hoch, dass Verschleppungen in die reinen Beiztanks zu erheblichen
Zinkverunreinigungen führen. [DK-EPA-93]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Bei der Anlage von Herning sind drei Spültanks von je 23 m 3 erforderlich im Gegensatz zum direkten
Übergangvom Beizen ins Flussmittelbad. Ein Vorteil ist, dass das Flussmittelbad nicht so schnell
verschmutzt wird. Das Flussmittelbad wird in der firmeneigenen Aufbereitungsanlage einer anderen
Verzinkerei der Firma, die sich in der Nähe (in Vildbjerg) befindet, behandelt. Es ist schwierig, die
Einsparungen zu quantifizieren. [DK-EPA-93]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.5 Fluxen
C.4.5.1 Instandhaltung des Bades
Beschreibung:
Um Ausschleppverluste auszugleichen und die Konzentration des Flussmittelbades konstant zu halten,
werden regelmäßig Flussmittel und Wasser zugegeben. Zur Vermeidung von Eiseneinschleppungen
aus dem Beizbad sollten die Werkstücke vor dem Fluxen gründlich gespült werden. Eine sorgfältige
Überwachung der Eisenkonzentration ist wichtig. Dennoch, eine totale Vermeidung eines Ansteigens
des Eisengehaltes ist nicht möglich, so dass die Flussmittellösung periodisch ausgetauscht oder
regeneriert werden muss.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall, vorzeitiges Verwerfen von Flussmittelbädern wird vermieden.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.5.2 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch Belüftung und
Fällung von Eisen
Beschreibung:
Zur Verbesserung der Eisenfällung wird die Flussmittellösung belüftet. Danach wird die Lösung
dekantiert, um den entstehenden Schlamm am Boden des Beckens zu entfernen. Hierdurch kann der
Eisengehalt reduziert werden, wenn auch nicht auf sehr geringe Werte. [Com2 Wedge]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Stahlverarbeitung 371

Teil C/Kapitel 4
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.5.3 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch Oxidation mit
H2O2
Beschreibung: Siehe Kapitel D.7.1.1
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall (verbrauchtes Flussmittel).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, wenn Platz vorhanden ist.
Medienübergreifende Effekte:
• Erzeugt Eisenhydroxidschlamm (60 % Wasser, 6,5 % Zink, 20 % Eisen), der entsorgt werden
muss.
Referenzanlagen: CM Jernvarer A/S, (Erfahrungszeitraum: 0,5 Jahre) [DK-EPA-93]
Technische Betriebsdaten:
Beispiel CM Jernvarer AIS:
CM Jernvarer AIS hat ein Regenerierungssystem für Flussmittelbäder installiert, das es der Firma
ermöglicht, die Eisenverunreinigungen kontinuierlich aus dem Bad zu entfernen. Im
Reinigungsverfahren wird Salzsäure neutralisiert, so dass Ammoniumchlorid, eine der beiden
Komponenten des Bades, anfällt. Die optimale Badzusammensetzung wird durch eine berechnete
Zugabe von zusätzlichem Zink- und Ammoniumchlorid auf Basis von chemischen Analysen erzielt.
[DK-EPA-93]
Das System wurde auf kontinuierliche Reinigung von Flussmittellösung ausgelegt und reinigt etwa
5.000 Liter täglich. Mit dieser Kapazität könnte die Anlage eine Verunreinigung von Flussmittel durch
Eisen reinigen, die in etwa einer Produktion von 10.000 Tonnen pro Jahr entspricht. Das Bad wird in
einen Reaktor gepumpt, in dem über eine Redox- und pH-Wert-Kontrolle Wasserstoffperoxid und
Ammoniakwasser zugegeben werden. Das Eisen wird oxidiert und als Eisenhydroxidschlamm
ausgefällt. Das schlammhaltige Flussmittelbad wird in einem Schlamm-Eindicker gesammelt, in dem
der Schlamm abgetrennt wird. Der Schlamm wird dann in einer Filterpresse entwässert, das Filtrat und
das dekantierte Wasser aus dem Eindicker werden in einem Vorratstank aufgefangen und dann im
Flussmittelbad wieder verwendet. Auch Flussmittelbäder mit sehr hohen Eisengehalten können in
diesem System gereinigt werden. Es wird entweder langsam - vermischt mit weniger stark
kontaminiertem Flussmittel - aufgegeben oder separat, in mehreren Behandlungsumläufen
hintereinander gereinigt.
Verbrauchte Stripplösung kann ebenfalls behandelt werden. In diesem Fall ist eine Reduktion der
Einsatzmenge notwendig, um nicht zu hohe Schlammkonzentrationen in der Flüssigkeit zu erhalten.
Die Stripplösung enthält große Mengen an Zinkchlorid, das dem Flussmittelbad zudosiert wird. Da
aber ein bestimmtes Verhältnis von Ammoniumchlorid zu Zinkchlorid im Flussmittelbad
aufrechterhalten werden muss, kann es sein, dass der Einsatz von Stripplösung mengenmäßig begrenzt
werden muss, um den Zinkchloridgehalt im optimalen Bereich zu halten. [DK-EPA-93]
Bei der Reinigung alter Flussmittellösungen wurde kein Ammoniumwasser zudosiert, da der pH-Wert
bei dem gewünschten Wert von 4,5 blieb. Normalerweise liegt der Ammoniakverbrauch bei 2,4
Gramm 25 %iges Ammoniakwasser pro Gramm Eisen II (gelöstes Eisen). Dies entspricht einem
Verbrauch von 1.800 kg Ammoniakwasser für die Regenerierung von 50 m 3 Flussmittellösung.
372 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Während der Einfahrphase gab es keine wesentlichen Probleme, und nach einigen geringfügigen
Einstellungsänderungen läuft das System heute wie geplant mit minimalem Aufwand für Betrieb und
Instandhaltung. Nach der Reinigung von alten Flussmittellösungen ist das System nun mit den in der
Produktion genutzten Flussmittelbädern verbunden und wird dazu genutzt, bei diesen den Eisengehalt
so gering wie möglich zu halten. Bislang wurden noch keine ausrangierten Stripplösungen in dem
System aufgearbeitet. [DK-EPA-93]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Das System kostete DKK 310.000 inklusive Ausrüstungsteilen, Installation, Inbetriebnahme und
Beratung, aber ohne die zwei Lagertanks für gereinigte und noch nicht gereinigte Flussmittelbäder.
Die Anlage wurde in den bestehenden Gebäuden untergebracht. In den ersten drei Betriebsmonaten
wurden 50 m 3 alter Flussmittellösung mit hohem Eisengehalt (14 - 15 g/1) aufgearbeitet. Die Kosten
betrugen:
270 l 35 %iges Wasserstoffperoxid à DKK 7,00 DKK 1.890
Entsorgung 4 Tonnen Filterkuchen à DKK 1.500 DKK 6.000
Strom DKK 1.000
Gesamt DKK 8.890
Direkte Einsparung gegenüber der Abgabe an Kommunekemi:
50 m 3 altes Flussmittelbad nach Kommunekemi DKK 75.000
Flussmittelchemikalien: 20 Tonnen zu DKK 8.800 DKK 176.000
Gesamt DKK 251.000
In der Praxis betrugen die Einsparungen nur etwa DKK 100.000, da das Flussmittelbad ansonsten
manuell gereinigt und lediglich der Bodenschlamm an Kommunekemi abgegeben worden wäre. Es
gibt auch eine Menge indirekter Einsparungen, die schwer zu quantifizieren sind. Der Zinkverbrauch
wird stark sinken (5 – 10 %), wenn ein Flussmittelbad mit geringerem Eisengehalt verwendet wird,
und die Bildung von Hartzink und Zinkasche wird reduziert werden. Die Amortisationszeit wird
voraussichtlich weniger als 1 Jahr betragen. [DK-EPA-93]
Beispiel Galva 45:
Die Ergebnisse (Januar - April 1993) der Flussmittelregeneration bei Galva 45 in Frankreich waren
wie folgt:
Erste Linie Neue automatisierte Linie
(7m Bad)
(3,5m Bad)
Gesamtsalzgehalt (g/l) 461 450
ZnCl2% - NH4Cl% 55 - 45 57 - 43
Temperatur (ºC) 46 50
Fe (g/l) 0,9 0,38
ZnCl2 oder NH4Cl-Zugabe 0
Vorteile im gereinigten Flussmittelbad
- Qualitätsverbesserung: Durch Einhalten eines sehr geringen Eisen- und Säuregehaltes im
Flussmittelbad (unter 1 g/l), könnte die Krätzebildung stark reduziert und damit auch der Anfall
von Fehlverzinkungen, die durch Krätzeeinschlüsse im Zink verursacht werden, verringert
werden. Eine gleichmäßigere, glänzendere Zinkschicht könnte erzielt werden. Eine geringere
Anzahl von Fehlverzinkungen würde dazu führen, dass weniger Teile erneut verzinkt werden
müssten.
- Reduktion des Zinkverbrauchs: Die Zinkaufnahme würde reduziert und die Bildung von Asche
und Krätze verringert, was zu einer Reduktion des Zinkverbrauches führen würde.
- Erhöhung der betriebsinternen Rentabilität: Durch die Flussmittelproduktion und die Reduktion
von Abwasser wurden die Kosten für Chemikalien und die Entsorgung der Eisenrückstände
Stahlverarbeitung 373

Teil C/Kapitel 4
kompensiert. Die direkten Einsparungen beliefen sich auf etwa 1,7 ECU pro Tonne verzinktes
Gut.
- Ökologischer Prozess: Es wurde eine deutliche Reduktion in den Reststoffen festgestellt, da die
Menge an verbrauchten Lösungen, die zur Flussmittelproduktion verwendet wurden, die Menge an
neuen, festen Eisenreststoffen übersteigt.
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Betriebskosten können von Anlage zu Anlage schwanken. Sie hängen ebenfalls von der jeweiligen
Produktion und insbesondere von der chemischen Zusammensetzung der Beizflüssigkeiten und der
Spüllösungen, der Temperatur und der erforderlichen Zusammensetzung des Flussmittels ab. Der
geschätzte Nutzen für den Einsatz von Flussmittelregenerierung in konventionellen
Feuerverzinkereien ist in Tabelle C.4-1 aufgeführt.
Verbräuche
NH4OH
H2O2
Krätze
Verbrauchte
Beizlösung
Produktion
Flussmittel
Einheit Spezifischer
Verbrauch oder
Produktion
(Einheit/Tonne Fe)
l
l
kg
kg
0,920
0,345
0,310
8,330
Spezifische
Einsparung (+)
oder Kosten (-)
(ECU/Einheit)
-0,183
-0,731
-0,519
+0,094
Spezifische
Einsparung (+)
oder Kosten (-)
(ECU/Tonne Fe)
-0,168
-0,252
-0,161
+0,783
kg
1800
+0,926
+1,667
Fe-Filterkuchen kg
0,770
-0,192
-0,148
GESAMT +1,721
Bemerkung: Datenquelle [?] Diese Daten basieren auf Betriebsdaten von Januar bis April 1993 der
Feuerverzinkungs-linie von Galva 45. Die spezifischen Verbrauchs-/Produktionsdaten,
wie Chemikalienkosten, können von Anlage zu Anlage variieren.
Tabelle C.4-1: Typische spezifische Verbräuche/Produktion und Kosten/Einsparungen für
Flussmittelregeneration
Die Einsparungen aufgrund der Produktion von Flussmittelsalzen, des verringerten Zinkverbrauchs,
der geringeren Anzahl von erneut zu verzinkenden Werkstücken und der verminderten Kosten für die
Behandlung von verbrauchten Flussmittelbädern werden auf 13,79 ECU pro Tonne Verzinkungsgut
geschätzt. Mit geschätzten Arbeitskosten von 0,74 ECU/t, wäre der Nettogewinn etwa 13,0 ECU/t. Für
eine Feuerverzinkerei mit einer Jahresproduktion von 20.000 t lägen die jährlichen Einsparungen bei
261.000 ECU.
Die Einsparungen bei den Entsorgungskosten für verbrauchte Beizlösung berücksichtigen eine zeitlich
begrenzte 30 %ige Subvention durch den französischen Staat. Unter normalen Bedingungen - ohne
Unterstützung - wären die Einsparungen noch höher.
374 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Einsparungen ECU/Tonne
(1) Flussmittelproduktion inkl. Chemikalienkosten und Abwasserreduktion 1,72
(2) Reduzierter Zinkverbrauch 9,11
(3) Reduktion erneut zu verzinkender Teile 2,28
(4) Vermeidung der Kosten für Behandlung von verbrauchtem Flussmittelbad 0,68
GESAMT: 13,79
Kosten:
(5) Arbeit 0,74
Netto Gewinn 13,05
Bemerkung: Datenquelle [PURIFLUX]. Die Einsparungen sind geschätzte Werte, die bei der Anwendung des
Regenerierungsprozesses in einer konventionellen Feuerverzinkerei mit 20000 t/Jahr erwartet werden.
Sie können von Anlage zu Anlage variieren.
Tabelle C.4-2: Zusammenfassung der Einsparungen und Kosten
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.5.4 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch elektrolytische
Oxidation
Beschreibung: Siehe Kapitel D.7.1.2
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall (verbrauchtes Flussmittel).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, wenn Platz vorhanden ist.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische und wirtschaftliche Betriebsdaten:
Beispiel Industrial Galvanizers Corporation:
Die Anlage verzinkt 10.000 – 12.000 Tonnen pro Jahr, darunter einen erheblichen Anteil an Rohren
und Serienprodukten. Die durchschnittliche Stahldicke, die in der Anlage behandelt wird, liegt bei
etwa 3mm. [CEPT]
Die drei Betriebskostenarten, die der Verunreinigung des Flussmittelbades mit Eisen zugeordnet
werden können, sind: Abwasserentsorgung, Zinkverbrauch und Chemikalienkosten. Die Kosten
können von Anlage zu Anlage und auch innerhalb der Anlage variieren, je nach der Methode, die zur
Kontrolle der Prefluxlösung eingesetzt wird. In der Fallstudie wurde ein Spülsystem zur Verringerung
der Einschleppung von Säure und Eisen in die Preluxlösung eingesetzt. [CEPT]
Eine Untersuchung der Betriebskosten vor und nach der Einführung der Regeneration zeigte die
folgenden Kosteneinsparungen:
Abwasserentsorgung 20,2 %
Krätzeproduktion 27,6 %
Chemikalien 10,5 %
Ascheproduktion 39,0 %
Zink 10,4 % [CEPT]
Stahlverarbeitung 375

Teil C/Kapitel 4
Vorteile:
- Kein Überlauf aus der Spüle mehr; keine Notwendigkeit für eine Behandlung der Spüllösung.
- Minimierung der Menge Schlamm aus konventioneller Flussmittelbehandlung, die entsorgt
werden muss.
Die Einsparungen haben die Erwartungen übertroffen. Sie kamen in den Bereichen
Abwasserentsorgung, Zink- und Chemikalienverbrauch zum Tragen und beliefen sich in dieser
Fallstudie auf mehr als A$ 12,50 pro Tonne getauchter Stahl. Die ursprünglichen Vorhersagen über
Kosteneinsparungen, die zur Rechtfertigung der Anlage herangezogen wurden, gingen von einer
Amortisationszeit von 12 bis 24 Monaten aus. In der Praxis wurden die Vorhersagen weit übertroffen
und die Amortisationsdauer lag bei 6 bis 9 Monaten. [CEPT]
Es wird angenommen, dass die zusätzlichen Einsparungen das Ergebnis von Verbesserungen im
Anlagenmanagement sind, die bei der ursprünglichen Berechnung nicht berücksichtigt wurden. Die
Verbesserungen sind vermutlich auf eine größere Aufmerksamkeit gegenüber Details im Arbeitsablauf
zurückzuführen. Diese gesteigerte Aufmerksamkeit war eine direkte Folge der neuen Technologie.
Somit hat die Regenerierungsanlage - zusammen mit der Überwachung der Bedingungen im
Prefluxbad bewiesen - dass sie ein nützliches Instrument zur Überwachung von
Metallverarbeitungslinien ist. [CEPT]
Nachteile:
Es wurde kommentiert, dass das System einen hohen operativen Aufwand mit sich bringt und dass es
zu Problemen bei der Beschaffung von Ersatzteilen kommen kann (Lieferung aus Australien). [Com2
EGGA]
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.5.5 Entfernung von Eisen aus dem Flussmittelbad durch
Ionenaustauschkolonnen
Beschreibung: Siehe Kapitel D.7.1.3
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall (verbrauchtes Flussmittel).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen.
• Bestehende Anlagen, wenn Platz vorhanden ist.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Beispiel Anlage in den Niederlanden:
Vorteile:
• Reduzierte Zinkaufnahme von 9,5 auf < 7 %.
• Höhere Produktivität – Anstieg über 10 %.
• Geringere Produktion von Zinkasche.
• Geringere Rauchbildung.
• Verringerter Krätzeanfall von 8 t/2 Wochen auf 2 t/6 Wochen.
• Verbesserte Produktqualität. [Sprang-IG-97]
376 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
C.4.5.6 Wiederverwertung /Regenerierung von verbrauchtem Flussmittel-bad
(extern)
Beschreibung: Siehe Kapitel D.7.2
Verbrauchte Flussmittelbäder werden zur Verwertung an Externe, normalerweise
Flussmittelproduzenten abgegeben. Die Salze in der verbrauchten Flussmittellösung können zur
erneuten Flussmittelproduktion verwendet werden.
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: Th. Goldschmidt, Deutschland
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6 Schmelztauchbeschichtung (Feuerverzinken)
C.4.6.1 Geschlossene Verzinkungskessel
Beschreibung:
Einhausungen in Kombination mit Wäschern oder Gewebefiltern. Bild C.4-8 und Bild C.4-9 zeigen
Beispiele für Einhausungen.
Türen
Bild C.4-8: Stationäre Einhausung
[Galva-94-1]
Abgas
Fenster
Zinkkessel mit
geschmolzenem
Zink
Stahlverarbeitung 377

Teil C/Kapitel 4
Bild C.4-9: Bewegliche Einhausung mit vertikal beweglichen Seitenwänden
[Galva-94-1]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduktion der diffusen Luftemissionen (berichtet wurden 95 – 98 % Erfassung von Staub und
anderen Emissionen [Com2 B]).
• Reduktion von Spritzern.
• Energieeinsparung durch reduzierten spezifischen Wärmeverlust des Verzinkungsbades. [Com2
EGGA]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Längsbeschickung des Zinkbades.
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch (elektrische Energie wird für die Absaugung, Filterreinigung und ggf.
Filtererwärmung benötigt), aber im Vergleich zu anderen Absaugungen sind schwächere
Absaugsysteme erforderlich (dies bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird). [Com2 B]
• Nasswäscher: erzeugen Abwässer, die behandelt werden muss; es gibt weniger
Recyclingmöglichkeiten als bei trockenem Filterstaub.
Referenzanlagen: Verzinkerei Rhein-Main GmbH, Groß-Rohrheim, Deutschland
Technische Betriebsdaten:
Abgas
Zinkkessel mit
geschmolzenem
Zink
Tabelle C.4-3 vergleicht Beispiele für Staubemissionen und Dämpfe aus Verzinkungskesseln mit
verschiedenen Abscheidetechniken.
378 Stahlverarbeitung

Schadstoff Emission [mg/m 3 ] Emission [mg/m
Keine Abscheidung
3 ]
Nasswäscher (1,2)
Emission [mg/m 3 ]
Gewebefilter (3)
Staub 20 < 1,7 4,2 - 4,6
Zink 2,3 0,11 - 0,38 0,49 - 0,52
ZnCl n.a. 0,16 - 0,34 n.a.
NH4Cl 7,4 0,02 - 0,05 n.a.
NH3 2,6 n.a n.a.
HCl 23 n.a. n.a.
Bemerkung: Datenquelle [Dan-EPA]
1 3
Volumenstrom = 39500 m
2 3
Pb-Gehalt: 0,005 - 0,007 mg/m
Cd-Gehalt: < 0,0002 mg/m 3
3 3
Volumenstrom = 13400 m
Tabelle C.4-3: Emissionskonzentration bei Verzinkungskesseln
Beispiele Verzinkerei Rhein-Main GmbH
Technische Betriebsdaten:
Teil C/Kapitel 4
Schadstoff Emission 1) in mg/m 3
Staub < 1
Zink 0,03
ZnCl 0,1
NH4Cl 32
HCl < 10
Bemerkung: Datenquelle [UBA-Hoesch-87];Volumenstrom = 23400 m 3 /h; Abscheidesystem: Gewebefilter
1) Mittelwerte von 8 Einzelmessungen; durchschnittliche Messdauer 32 Minuten, gerechnet als absolute Tauchzeit
mit jeweils 5 bis 8 Tauchvorgängen
Tabelle C.4-4: Emissionskonzentration bei Verzinkungskesseln
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Bei der Verzinkerei Rhein-Main betrugen die Investitionskosten DM 1.634.167 und die
Betriebskosten DM 309.000 in 1985 für die Einhausung und den Gewebefilter. Die Betriebskosten
beinhalten DM 259.000 für Kapitaldienste. [UBA-Hoesch-87]
Andere Quellen berichteten Staubemissionen beim Tauchprozess von 1 – 3 mg/m 3 bei Einsatz eines
Gewebefilters. [Flatt/Knupp]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6.2 Randabsaugung bei Verzinkungskesseln
Beschreibung:
Randabsaugung in Kombination mit Wäschern oder Gewebefiltern
Stahlverarbeitung 379

Teil C/Kapitel 4
Girder covering = Trägerabdeckung
to filter = zum Filter
Double walled = doppelwandig
Swing wing = Flügeltüren
Suction slot = Absaugschlitze
Bild C.4-10: Zweiseitige Randabsaugung mit Hilfseinrichtungen
[Galva-94-1]
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Energieverbrauch (elektrische Energie wird für die Absaugung, Filterreinigung und ggf.
Filtererwärmung benötigt), aber im Vergleich zu anderen Absaugungen sind schwächere
Absaugsysteme erforderlich (dies bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird). [Com2 B]
• Nasswäscher: erzeugen Abwässer, die behandelt werden muss; es gibt weniger
Recyclingmöglichkeiten als bei trockenem Filterstaub.
Referenzanlagen: Fa. Wilhelm Hähn, Kreuztal-Ferndorf, Deutschland
Technische Betriebsdaten:
Beispiel Wilhelm Hähn, Deutschland
Tabellle C.4.-5 zeigt einige Beispiele von Emissionen aus Verzinkungskesseln unter verschiedenen
Bedingungen.
380 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Messpunkt As 3+
[µg/m 3 ]
Cd 3+
[µg/m 3 ]
Pb 2+
[µg/m 3 ]
Zn 2+
[mg/m 3 ]
NH4 +
[mg/m 3 ]
Cl -
[mg/m 3 ]
Staub
[mg/m 3 Über der
]
Zinkoberfläche
ohne
Absaugung
Über der
106,9 117,2 125,3 44,5 197,9 14,3 384,6
Zinkoberfläche
mit Absaugung
1,4 2,9 53,1 0,9 0,2 1,2 0,5
Rohgas 3,6 5,1 49,0 6,2 17,5 7,4 24,1
Reingas 0,1 0,1 1,8 0,017 9,0 2,7 0,1
Bemerkung: Datenquelle [UBA-Hähn-83]
Basierend auf einer Fallstudie: Randabsaugung, 3380 m 3 /m 2. h = 32958 m 3 /h, Abscheidung: Gewebefilter
Tabelle C.4-5: Beispiele von Emissionen
Die Emissionswerte sind Mittelwerte von sechs Einzelmessungen mit einer durchschnittlichen
Messdauer von 18 Minuten, gerechnet als absolute Tauchzeit mit 2 - 4 Tauchvorgängen.
Wiederholungsmessungen im Jahre 1996 bestätigen diese Resultate mit Werten für Staub

Teil C/Kapitel 4
Flussmittel
ZnCl2: 89 %
Emission Werkstück Zinkasche
NH4Cl: 11 %
Salzgehalt: 170 g/l
ZnCl2: 32 %
33 %
2 %
65 %
KCl: 68 %
Salzgehalt: 170 g/l
Bemerkung: Datenquelle [ABAG]
19 %
1 %
80 %
Tabelle C.4-6: Emissionsvergleich von herkömmlichen und raucharmen Flussmitteln
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
• Anfall von Zinkaschen kann steigen (dies wurde von einigen Quellen berichtet).
• Raucharme Flussmittel erzeugen weniger sichtbaren Rauch. Die Sichtbarkeit bei Rauch ist jedoch
abhängig von der Partikelgröße. Es besteht die Gefahr von kleineren und dafür weniger sichtbaren
Rauchpartikeln mit größerem Gesundheitsrisiko durch lungengängigen Staub. [Com2 UK Galv].
Neuere Nachforschungen zeigten jedoch hinsichtlich der verschiedenen Flussmittel keine
gesundheitlichen Bedenken und auch keine Bedenken hinsichtlich der Partikelgröße. [Piat 19.9]
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Flussmittel auf Basis von Zinkchlorid/Alkalichlorid erzeugen keinen zusätzlichen Beizeffekt beim
Schmelztauchen und lösen somit nicht noch mehr Eisen. Hierdurch wird der Anfall von Hartzink
reduziert, erfordert jedoch optimales Beizen in der Vorbehandlungsabteilung, um qualitativ
hochwertige Beschichtungen zu erzielen. [ABAG]
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6.4 Wiederverwertung von Filterstaub
Beschreibung:
Der in den Gewebefiltern abgeschiedene Staub besteht im Wesentlichen aus Ammoniumchlorid und
Zinkchlorid (Flussmittel). Er wird gesammelt, abgepackt und in regelmäßigen Abständen an
Flussmittelhersteller zur Wiederverwertung abgegeben. Die Wiederverwertung kann durch Öl- und
Fettgehalte (weniger als 3 % ist notwendig) oder durch Dioxingehalte limitiert sein.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Abfall.
Anwendungsbereich:
• Neue und bestehende Anlagen mit Gewebefiltern.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
382 Stahlverarbeitung

C.4.6.5 Reduzierung des Hartzinkanfalls
Beschreibung:
Durch die folgenden Maßnahmen wird die Bildung von Hartzink reduziert:
Teil C/Kapitel 4
- Ausreichendes Spülen nach der Beize.
- Kontinuierliche Regeneration des Flussmittelbades.
- Einsatz von Flussmitteln mit geringem Ammoniumchloridgehalt, die einen geringen Beizeffekt
haben (Abtrag von Eisen).
- Vermeidung von lokaler Überhitzung in den extern geheizten Zinkkesseln (Reaktion mit der
Kesselwand [Com D], [Com2 EGGA].
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Weniger Abfall, effizientere Nutzung von Rohstoffen (Recycling von Hartzink nicht notwendig).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6.6 Reduzierung von Spritzern
Beschreibung:
Durch die folgenden Maßnahmen werden Spritzer reduziert:
- Ausreichendes Trocknen nach der Flussmittelbehandlung.
- Umgebung des Zinkkessels muss sauber gehalten werden, damit ein zur Rückgewinnung
geeigneter Reststoff mit möglichst geringer Verunreinigung anfällt. [Com D]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Weniger Abfall, effizientere Nutzung von Rohstoffen (Recycling von Spritzern zur
Zinkrückgewinnung nicht notwendig).
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6.7 Wiederverwertung von Zinkasche
Beschreibung:
Zinkkörner können durch Schmelzen aus der Zinkasche gewonnen und in den Zinkkessel
zurückgegeben werden. Die Reduktion beträgt 60 – 70 %. Die verbleibende Zinkasche kann von
speziellen Firmen weiter aufbereitet werden. [Com FIN]
Stahlverarbeitung 383

Teil C/Kapitel 4
- Spezielle Schmelztiegel werden zur Sammlung der Zinkasche verwendet.
- Die Zinkasche wird bei etwa 520 ? C unter Rotationsbewegungen im Ofen geschmolzen. Das
geschmolzene Zink (60 - 65 Gew.-%) wird in den Zinkkessel zurückgegeben. Die verleibende
Zinkasche wird gemahlen und an die Sekundärzinkindustrie verkauft.
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierte Abfallmenge.
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen: 4 Verzinkungsanlagen in Finnland, z.B. KS-Sinkki Oy, Lievestuore, Finnland
[Com2 FIN]
Technische Betriebsdaten:
Mit der beschriebenen Technologie beträgt der zurückgewonnene Zinkanteil 11,5 kg/t
Verzinkungsgut. Der Preis der Anlage liegt bei etwa 200.000 FIM. Zusätzliche Kosten fallen für die
Mahlanlage für Zinkasche in Höhe von etwa 60.000 FIM an. Der Nettogewinn, wenn alle Kosten
außer den Investitionskosten eingeschlossen werden, liegt bei etwa 2,20 – 2,80 FIM/kg
rückgewonnenes Zink je nach dem Marktpreis für Zn.
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6.8 Wärmerückgewinnung bei der Feuerung des Verzinkungskessels
Beschreibung:
Verzinkungskessel können mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen befeuert werden. Die am
häufigsten verwendete Methode zur Wärmerückgewinnung ist die Übertragung der Wärme der
Verbrennungsgase auf Luft oder Wasser. Hierzu werden normalerweise Wärmetauscher mit
Edelstahlrohren eingesetzt. Die Verbrennungsgase befinden sich auf der Rohrseite. Die Abgase
werden bei 500 bis 700 o C, wenn der Ofen die volle Produktionskapazität fährt, eingeleitet. Der
Wärmetauscher kann direkt in die Abgasleitung gesetzt werden, aber ohne (künstliche) Absaugung der
Abgase können nur geringe Druckverluste zugelassen werden. Hierdurch wird der Wärmeübergang
eingeschränkt.
Mantel- oder Röhrenwärmetauscher können zum Wärmetransfer auf Wasser oder Dampf eingesetzt
werden, wobei das Abgas auf der Mantelseite ist. Eine gebräuchliche Variante sind Rippenrohre, die
im Abgasstrom platziert werden. In diesem Fall ist das Wasser auf der Röhrenseite.
Es besteht die Möglichkeit, die Gase mit einem Gebläse durch den Wärmetauscher zu ziehen, was den
Gesamtkoeffizient erhöht. Dies ist bei Gas-Wasser-Wärmetauschern üblich. Sowohl Wärmetauscher
als auch Gebläse befinden sich in einer Leitung parallel zur Hauptabgasleitung, um Druckrückstau-
Effekte auf den Ofen zu vermeiden. Das Gebläse hat einen geringen Energieverbrauch.
In einigen wenigen Fällen werden die Abgase in direkten Kontakt mit der Außenwand von
Vorbehandlungsbecken gebracht, um die Wärme durch Strahlung und Konvektion abzugeben.
Wärmetauscher für Ölbrennstoffe und für oberflächenbeheizte Bäder erfordern, wegen des
Vorhandenseins von SO2 und Asche im Abgas ein spezielles Design. [Com2 EGGA]
Wesentliche ökologische Vorteile:
• Reduzierter Brennstoffverbrauch.
384 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 4
Anwendungsbereich:
• Neuanlagen und bestehende Anlagen.
• Kann im Prinzip bei allen Anlagen eingesetzt werden, abhängig von einer ökonomischen Analyse,
die abhängt von Brennstoffkosten, thermischer Bewertung des Ofens und Bedarf für Abwärme.
• bei Zwei-Brenner-Systemen (kleine Kessel) normalerweise nicht interessant, da der
Abwärmegehalt zu gering ist. Abwärmenutzung ist sehr häufig installiert bei 4- und 6-Brenner-
Systemen.
Medienübergreifende Aspekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Energieeinsparung im Bereich 15 – 45 kWh/t ‚schwarzer Stahl’.
Motivation für die Implementierung: Kosten für Brennstoff.
Referenzliteratur: Handelsliteratur.
C.4.6.9 Wirkungsgrad der Kesselfeuerung/Kontrolle
Beschreibung:
Die Betrachtung der Effizienz der Kesselfeuerung hat zwei Aspekte. Als erstes ist die Effizienz der
Übertragung der Wärme von der Primärwärmequelle auf den Kessel zu betrachten, als zweites, wie die
übertragene Wärme genutzt wird, um die Temperatur des Zinkkessels zu halten.
Der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung auf den Kessel wird durch die grundlegenden Prinzipien
der Wärmeübertragung und Verbrennungstechnik bestimmt. Die Verbrennung von Gasen und Ölen
resultiert in einem Strom von Verbrennungsgasen, die fühlbare und latente Wärme beinhalten. Dies
entspricht typischerweise 45 – 55 % des kalorischen Eintrags des Brennstoffes bei maximalem Input.
Ein kleiner Teil elektrischer Energie ist zum Betrieb der Gebläse, Pumpen oder Kompressoren, die bei
Ölbeheizung gebraucht werden, notwendig. Der Einsatz von elektrischer Energie zu Heizzwecken
beinhaltet aufgrund von Widerstandsverlusten und oft auch wegen der Kühlung von
hitzeempfindlichen Teilen des Heizsystems Energieverluste. Die Verluste können bis etwa 15 % der
gemessenen Energie betragen. Bei allen Feuerungsarten gibt es ebenfalls einen Wärmeverlust durch
den Ofenmantel. Bei gut isolierten Öfen ist dieser Verlust gering, üblicherweise 2 % des
Energieeinsatzes. Die Wärmeverluste steigen mit zunehmendem Energieeinsatz.
Wärmeverluste entstehen auch durch Strahlung und Konvektion an der Oberfläche der Metallschmelze
und an herausragenden Teilen des Bades (z.B. am oberen Rand des Stahlkessels). Die Größe der
Verluste hängt von der Oberfläche, den Umgebungsbedingungen und der Temperatur ab und liegt
üblicherweise im Bereich von 15 bis 25 % der ursprünglich ins Bad eingetragenen Energie.
Die Wärmeverluste durch das Abgas können durch Optimierung des Verbrennungssystems und des
Luftüberschusses sowie durch Reduzierung des Lufteintrittes in die Ofenummantelung verringert
werden. Das niedrige Temperaturniveau, bei dem die Verzinkung stattfindet, bietet nur geringes
Potential für eine Energieeinsparung durch Reduzierung der Wärmeverluste. Die Brenner müssen
einen Regelbereich von ungefähr 15:1 gewährleisten.
Oberflächenverluste während des Betriebes können durch Badeinhausungen (abhängig von einer
angemessenen Entlüftung) oder durch Begrenzung der offenen Badfläche auf das zum Tauchen nötige
Maß reduziert werden. Wenn der Ofen mit der heißen Schmelze in Wartestellung ist, kann der
Wärmeverlust durch isolierte Badabdeckungen reduziert werden. Eine Reduzierung der Badtemperatur
bei Öfen in Wartestellung spart in den seltensten Fällen große Energiemengen ein, und bei
Stahlkesseln führen zyklischen Temperaturschwankungen zu negativen Einflüssen auf den Zink-
Eisen-Legierungsschutz und damit zu verringerten Standzeiten des Kessels.
Stahlverarbeitung 385

Teil C/Kapitel 4
Der Wirkungsgrad des Ofens wird auch durch das Steuerungssystem (das Kontrollsystem) bestimmt.
Die höchsten Wirkungsgrade werden mit Regelungssystemen erzielt, die die Wärmezufuhr möglichst
genau dem Wärmebedarf anpassen. Die Bestimmung des Wärme-Inputs erfolgt über die Temperatur
des Zinkbades. Diese wird durch Thermoelemente bestimmt, die entweder in das Zinkbad eintauchen
oder – bei Stahlkesseln - in der Kesselwand sitzen.
Abhängig von der Flexibilität des Heizsystems erfolgt die Regelung oft über PID (Proportional
Integral Derivative) oder eine andere Kotrolllogistik, um die Zinktemperatur so konstant wie möglich
zu halten.
Zu den verfügbaren Verbrennungssystemen gehören Hoch/Tief-Varianten (Maximal- oder
Minimalwärmezufuhr über einen gewissen Zeitraum), Modulation (die Wärmezufuhr variiert
permanent zwischen Maximum und Minimum) oder pulsierende Varianten (eine kontinuierliche
Abfolge von Maximum- und Minimumwärmezufuhr, die in einer mittleren Nettowärmezufuhr
resultiert).
Wesentliche ökologische Vorteile:
Anwendungsbereich:
Medienübergreifende Effekte:
Referenzanlagen:
Technische Betriebsdaten:
Wirtschaftliche Betriebsdaten:
Motivation für die Implementierung:
Referenzliteratur:
C.4.6.10 Erfassung/Behandlung von Emissionen aus der Endbearbeitung von
Rohren
� Es wurden keine Informationen eingereicht.
386 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 5
C.5. BESTE VERFÜGBARE TECHNIKEN FÜR DISKONTINUIERLICHE
FEUERVERZINKEREIEN
Zum Verständnis dieses Kapitels und seines Inhalts möge der Leser zum Vorwort dieses Dokuments
zurückkehren, insbesondere zum fünften Abschnitt: „Anleitung zum Verständnis und zur Benutzung
des Dokuments“. Die Bewertung der in diesem Kapitel vorgestellten Verfahren und der damit
verbundenen Emissions- und/oder Verbrauchswerte oder Wertebereiche erfolgte iterativ in folgenden
Schritten:
• Ermittlung der wichtigsten Umweltprobleme bei diskontinuierlichen Feuerverzinkereien. Unter
den wichtigsten Aspekten sind Luftemissionen (HCl aus Beizen und Staub und gasförmige
Emissionen aus dem Zinkkessel); verbrauchte Prozessbäder (Entfettungslösungen, Beiz- und
Flussmittelbäder); ölhaltige Abfälle (z.B. aus der Reinigung von Entfettungsbädern) und
zinkhaltige Reststoffe (Filterstaub, Zinkasche, Hartzink).
• Prüfung der wichtigsten Verfahren zur Behandlung dieser Umweltprobleme;
• Ermittlung der besten Umweltschutzleistungen auf der Grundlage der in der Europäischen Union
und weltweit verfügbaren Daten;
• Prüfung der Bedingungen, unter denen diese Leistungen erreicht wurden, wie Kosten,
medienübergreifende Wirkungen, wichtigste treibende Kräfte bei der Umsetzung dieser
Verfahren;
• Auswahl der besten verfügbaren Techniken (BVT) und der damit verbundenen Emissions-
und/oder Verbrauchswerte für diese Branche im Allgemeinen gemäß Artikel 2 Absatz 11 und
Anhang IV der Richtlinie.
Die Beurteilung durch Sachverständige des Europäischen IPPC Büros und der einschlägigen
technischen Arbeitsgruppe (TWG) hat bei jedem dieser Schritte und der Wahl der Darstellungsform
eine Schlüsselrolle gespielt.
Auf Grundlage dieser Beurteilung werden in diesem Kapitel Techniken und – soweit dies möglich ist
– die mit der Anwendung von BVT verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte dargestellt , die
insgesamt für den Sektor als geeignet angesehen werden und in vielen Fällen die derzeitigen
Leistungen einiger Anlagen in diesem Industriezweig widerspiegeln. Sofern „mit den besten
verfügbaren Techniken verbundene“ Emissions- oder Verbrauchswerte angegeben werden, ist dies so
zu verstehen, dass diese Werte die Umweltschutzleistung darstellen, die als Ergebnis der Anwendung
der beschriebenen Techniken in dieser Branche zu erwarten wäre. Dabei ist das mit der Definition von
BVT verbundene Kosten-/Nutzen-Verhältnis bereits berücksichtigt. Es handelt sich jedoch nicht um
Emissions- und Verbrauchsgrenzwerte, und sie sollten nicht als solche aufgefasst werden. In einigen
Fällen mag es technisch möglich sein, bessere Emissions- oder Verbrauchswerte zu erreichen, aber
wegen der damit verbundenen Kosten oder medienübergreifenden Erwägungen werden sie nicht als
geeignete BVT für die gesamte Branche angesehen. Doch können solche Werte in bestimmten Fällen
gerechtfertigt sein, wenn besondere Umstände dies fordern.
Die mit den BVT verbundenen Emissions- und Verbrauchswerte müssen gemeinsam mit den
angegebenen Referenzbedingungen (z.B. Mittelungszeiträume) betrachtet werden.
Das oben beschriebene Konzept der „mit den BVT verbundenen Werte” ist von dem an anderer Stelle
in diesem Dokument verwandten Begriff „erreichbarer Wert“ zu unterscheiden. Wird ein
Wert bei Verwendung einer bestimmten Technik oder einer Kombination von Techniken als
,,erreichbar” beschrieben, so ist dies so zu verstehen, dass die Einhaltung dieses Wertes über einen
längeren Zeitraum in einer gut gewarteten und betriebenen Anlage bzw. einem Prozess unter
Verwendung dieser Techniken erwartet werden kann.
Stahlverarbeitung 387

Teil C/Kapitel 5
Wo Kostendaten verfügbar waren, wurden sie zusammen mit der Beschreibung der im vorigen Kapitel
vorgestellten Techniken genannt. Sie geben einen groben Hinweis auf die Größenordnung der damit
verbunden Kosten. Die tatsächlichen Kosten der Anwendung einer Technik hängen jedoch stark vom
Einzelfall ab, z.B. von Steuern, Gebühren und den technischen Merkmalen der betreffenden Anlage.
Solche standortspezifischen Faktoren können in diesem Dokument nicht erschöpfend behandelt
werden. Liegen keine Kostendaten vor, dann beruhen die Schlussfolgerungen über die wirtschaftliche
Vertretbarkeit der Techniken auf Beobachtungen bei bestehenden Anlagen.
Die allgemeinen BVT in diesem Kapitel sollen künftig als Referenz dienen, auf die sich die
Leistungsbeurteilung einer bestehenden Anlage oder einer geplanten neuen Anlage bezieht. Auf diese
Weise helfen sie bei der Festsetzung geeigneter, „BVT-gestützter“ Bedingungen für die Anlage oder
bei der Festlegung allgemeiner bindender Vorschriften gemäß Artikel 9 Absatz 8. Voraussichtlich
können Neuanlagen so geplant werden, dass sie zumindest die hier vorgestellten BVT-Werte oder
sogar bessere Werte einhalten. Es ist auch bedacht, dass sich bestehende Anlagen in Richtung der
allgemeinen BVT-Werte hinbewegen oder darüber hinausgehen können, je nach der im Einzelfall
gegebenen technischen und wirtschaftlichen Anwendbarkeit.
Die BVT-Referenzdokumente setzen zwar keine gesetzlich bindenden Normen fest, doch sollen sie
der Wirtschaft, den Mitgliedstaaten und der Öffentlichkeit als Richtschnur dafür dienen, welche
Emissions- und Verbrauchswerte mit dem Einsatz spezieller Techniken zu erzielen sind. Geeignete
Grenzwerte für jeden Einzelfall müssen unter Berücksichtigung der Ziele der Richtlinie über die
integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung und lokaler Erwägungen
ermittelt werden.
In diesem Kapitel werden die besten verfügbaren Techniken zur Verminderung der Umwelteinflüsse
durch diskontinuierliche Feuerverzinkereien diskutiert. So weit wie möglich folgt die Struktur des
Kapitels der Reihenfolge der Produktionslinie und identifiziert BVT für die einzelnen Prozessstufen.
Jedoch können einige Maßnahmen, speziell Primär- oder Vorsorgemaßnahmen, nicht nur einem
einzelnen Prozessschritt zu geordnet werden und werden daher der Gesamtanlage zugeordnet. Wo dies
möglich ist und wo die vorhandenen Daten es zuliessen, werden Emissionswerte, Wirkungsgrade oder
Rezirkulierungsraten angegeben, als Indikation, welche Verbesserung durch den Einsatz der
Maßnahme zu erwarten ist. Für einige der Techniken konnte der offensichtliche positive Effekt nicht
durch einen exakten, numerischen Wert angegeben werden, dennoch wurden einige dieser Techniken
als BVT ausgewählt.
Soweit nicht anders angegeben sind die im folgenden BVT-Kapitel gemachten Emissionsangaben
Tagesmittelwerte. Für Luftemissionen beziehen sich die Werte auf Standardkonditionen von 273 K,
101.3 kPa, trockenes Abgas.
Emissionen ins Wasser werden angegeben als Tagesmittelwert einer Durchflussmengen bezogenen 24-
Stunden-Mischprobe oder als durchflussmengenbezogene Mischprobe über die tatsächliche
Betriebszeit (bei Anlagen, die nicht im 3-Schichtbetrieb arbeiten.)
Für Entfettungsprozesse in diskontinuierlichen Feuerverzinkereien sind die folgenden Techniken
BVT:
• Sofern die Werkstücke nicht völlig fettfrei sind, Einschaltung einer Entfettungsstufe.
• Optimale Betriebweise des Bades zur Steigerung der Effizienz, beispielsweise durch intensive
Badbewegung.
• Reinigung der Entfettungslösungen (durch Abskimmen, Zentrifugieren usw.) und Rückführung
zwecks Verlängerung der Standzeit; Verwertung des ölhaltigen Schlammes (z.B. thermisch).
oder
• 'Biologische Entfettung’ mit 'In situ'-Reinigung (Entfernen von Fett und Öl aus der
Entfettungslösung) durch Bakterien
Primäre Maßnahme zur Minimierung der Umwelteinflüsse durch Beizen und Entzinken ist es, beide
Arbeitsschritte in getrennten Behandlungstanks durchzuführen, da ‚Mischsäuren’ (mit hohem Eisen-
388 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 5
und hohem Zinkgehalt) schwer zu regenerieren und zu verwerten sind. Solange es keine geeigneten
Behandlungsverfahren für Mischsäuren gibt, ist das getrennte Beizen und Entzinken mit einer
Wiederverwertung der verbrauchten Entzinkungslösung (extern oder betriebsintern, z.B. zur
Rückgewinnung der Flussmittel) BVT für Neuanlagen und bestehende Anlagen.
Wenn eine Trennung von Beizen und Entzinken nicht möglich ist, z.B. wenn der vorhandene Platz
nicht ausreicht, zusätzliche Beiz-/Entzinkungstanks aufzustellen, ist eine externe Verwertung der
Mischsäuren zur Flussmittelproduktion BVT.
Es wurde von einer zentralen Behandlungsanlage für verbrauchte Mischsäuren mittels
Lösemittelextraktion und von einer Feuerverzinkerei, die dieses Verfahren einsetzt, berichtet (siehe
Kapitel C.4.3.8). Wo solche (externen) Behandlungsanlagen zur Verfügung stehen, wird die
Rückgewinnung von HCl aus verbrauchten Mischsäuren mittels Lösemittelextraktion als eine
mögliche Alternative zur Flussmittelrückgewinnung (siehe oben) angesehen.
Bei HCl-Beizen werden die folgenden Techniken als BVT zur Reduzierung von Umwelteinflüssen
angesehen:
• Genaue Überwachung der Badparameter: Temperatur und Konzentration und Fahrweise im
Bereich der in Teil D/Kapitel D.6.1 ‘Fahrweise offener Beizbäder’ genannten Grenzen.
• Falls ein Betrieb außerhalb der in D.6.1 genannten Grenzen erwünscht ist, z.B. wenn erwärmte
oder höherkonzentrierte HCl-Bäder genutzt werden, wird der Einbau einer Absauganlage und
Behandlung der Abluft (beispielsweise durch Waschen) als BVT angesehen. Die verbundenen
HCl-Emissionswerte liegen im Bereich 2 – 30 mg/Nm³.
• Besondere Aufmerksamkeit ist der tatsächlichen Beizwirkung des Bades und der Verwendung von
Inhibitoren zur Vermeidung von Überbeizung zu schenken.
• Rückgewinnung der freien Säure aus der verbrauchten Beizlösung
oder
• externe Regeneration der Beizlösung.
• Entfernen von Zn aus der Säure.
• Nutzung der verbrauchten Beizlösung zur Flussmittelproduktion.
Neutralisation von verbrauchter Beizsäure und der Einsatz von verbrauchter Beizsäure zur
Emulsionsspaltung werden nicht als BVT angesehen.
Generell ist es angeraten, zwischen den verschiedenen Vorbehandlungsbädern die Lösung gut
abtropfen zu lassen. Darüber hinaus ist Spülen nach dem Entfetten und nach dem Beizen zur
Vermeidung von Verschleppungen in das folgende Prozessbad und damit zur Verlängerung der
Standzeiten dieser Bäder essentiell. BVT sind:
• Standspülen oder Spülkaskaden.
• Wiederverwendung des Spülwassers zum Auffüllen der vorgeschalteten Prozessbäder.
• Abwasserfreie Fahrweise (wenn in Ausnahmefällen Abwasser entsteht, ist eine
Abwasserbehandlung erforderlich).
Bei der Flussmittelbehandlung sind eine Kontrolle der Badparameter und die Optimierung der
Flussmittelmenge für die Minderung der Emissionen der nachfolgenden Verfahrensschritte wichtig.
Für das Flussmittelbad selbst ist eine Regenerierung im Teilstrom (z.B. mittels H2O2, elektrolytischer
Oxidation oder Ionenaustausch) oder, wenn die Installation einer Regenerierungsanlage nicht möglich
ist, eine externe Regenerierung möglich. Sowohl betriebsinterne als auch externe
Flussmittelregeneration wird als BVT angesehen.
Das Hauptproblem beim Schmelztauchvorgang sind die Luftemissionen, die durch die Reaktion des
Flussmittels beim Tauchen entstehen. Die folgenden Techniken werden als BVT angesehen:
Stahlverarbeitung 389

Teil C/Kapitel 5
• Erfassen der beim Schmelztauchen entstehenden Emissionen durch Einhausung des
Verzinkungskessels oder durch Randabsaugung sowie Staubabscheidung (z.B. mittels
Gewebefilter oder Nassabscheider). Die hiermit verbundenen Staubemissionswerte sind < 5
mg/Nm³.
• Betriebsinterne oder externe Wiederverwertung des Staubes zur Flussmittelherstellung. Diese
Stäube können gelegentlich Dioxine in geringen Konzentrationen enthalten, hervorgerufen durch
Betriebsstörungen (wenn schlecht entfettete Werkstücke getaucht werden). Nur
Rückgewinnungsprozesse, die dioxinfreie Flussmittel liefern, sind BVT
Obwohl die Möglichkeiten für eine Energieeinsparung durch Wärmerückgewinnung bei den
Verzinkungskesseln wegen der geringen Volumenströme und der niedrigen Temperaturen (450 o C)
gering ist, entspricht es einer guten Betriebspraxis, diese Wärme zur Erzeugung von Warmwasser, das
anderswo in der Anlage genutzt werden kann, oder für Trocknungsprozesse zu nutzen.
Für alle zinkhaltigen Abfälle (Krätze, Hartzink und Spritzer) ist eine separate Lagerung und der
Schutz vor Regen und Wind sowie die Wiederverwertung in der Nichteisenmetallindustrie oder einem
anderen Sektor zur Rückgewinnung der wertvollen Inhaltsstoffe BVT.
.
390 Stahlverarbeitung

C.6. EMERGING TECHNIQUES FOR BATCH GALVANIZING
Part C/Chapter 6
The process of galvanizing requires steel articles to be exposed to liquid zinc for sufficient time
for the zinc and steel to react to form the galvanized coating. The thickness and nature of the
coating are controlled by European standard. In recent years the quality of assets in the industry
has improved markedly, but the fundamental nature of the process has not changed due to the
limitations imposed by the need to expose heavy steel items to liquid zinc. There is, therefore,
no emerging technique which is based on fundamentally different principles.
However, substantial efforts have been made, and continue to be made, to improve performance
in the control of emissions to water and air.
The separation of Zn and Fe from mixed content pickle liquors has been a subject of interest for
some time. Several processes have been developed and reported in the open literature. These
techniques meet the requirements of BAT insofar as they maximise the recovery and recycling
of contained values while continuing to limit emissions. Overall, the water balance of the
galvanizing process is such that substantial make-up is required. In all cases reviewed by
EGGA aqueous blow-down is recycled internally as part of make-up water. Build-up of
unwanted constituents does not appear to be a difficulty. A variety of BAT-compliant processes
is likely to emerge in the near to medium term future.
Similarly, investigations into the reduction of fume emissions at source, either by the use of low
fume fluxes based on current fluxes or by the use of novel fluxing systems, are under way. The
promised benefit of fume reduction at source is the possible substitution of the fabric filter by a
simpler device such as a drop-out box with significant reduction in pressure drop and thus
power requirement. These investigations are recent and reported in the open literature only to a
limited extent. Early indications are that the technique produces a low but, nevertheless, slightly
higher particulate emission than the standard flux / fabric filter system, but requires
significantly less power. It is possible that judgement about the balance of on-site particulate
emissions and power plant greenhouse gas emissions will be such that the technique could be
regarded as BAT compliant. [EGGA 7/00]
Developments on a novel flux formulation (thermaflux, US patent) which calim a reduction of
lead content in the galvanizing bath and reduction of metal spatting during dipping, were
reported. Technical feasibility has still to be proofed; no application of this technique in batch
galvanizing is known.
Ferrous Metals Processing Industry 391

- Keine autorisierte Übersetzung -
(Übersetzung der Europäischen Kommission)
C.7. ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN
Teil C/Kapitel 7
Die folgenden Schlussfolgerungen und Empfehlungen betreffen den zeitlichen Ablauf der
Untersuchungen, die Informationsquellen, die Verfügbarkeit und Qualität der Daten, den Konsens
unter den Sachverständigen der technischen Arbeitsgruppe und Empfehlungen für die künftige Arbeit.
Zeitlicher Ablauf der Arbeiten
Die Erarbeitung des vorliegenden BREF-Dokuments nahm etwa zweieinhalb Jahre in Anspruch. Die
wichtigsten Schritte waren dabei folgende:
• Erstes Treffen der technischen Arbeitsgruppe (Kickup-Meeting) 11. – 12.12.97
• Vorlage sachbezogener Informationen und Daten durch die technische Arbeitsgruppe:
für die Kapitel 2 Februar – Oktober 1998
für die Kapitel 3 April – Oktober 1998
für die Kapitel 4 Juli – Oktober 1998
• Erster Entwurf Dezember 1998
• Erste Konsultationsrunde 16.12.98 – 12.2.99
• Auswertung der Bemerkungen und Überarbeitung des
Entwurfs: Mai – Juli 1999
(Beantwortung der Bemerkungen, Klarstellungen und
Bitte um zusätzliche Informationen)
• Einreichung fehlender Informationen/Daten: September – November 1999
• Zweiter Entwurf Dezember 1999
• Zweite Konsultationsrunde 17.12.99 - 17.02.00
• Zweites Treffen der technischen Arbeitsgruppe 22.- 24.03.00
• Vorlagen zu strittigen Fragen, die beim 2. Treffen
der technischen Arbeitsgruppe angeschnitten wurden: 28.03.00 – 19.07.00
• Konsultation zu ‘neuen’ Kapiteln (überarbeitete Kapi- 21.07.00 – 18.08.00
tel 5, Kapitel 7 Abschließende Bemerkungen und
Empfehlungen, Zusammenfassung Kapitel 4: SCR und SNCR)
• Endgültiger Entwurf
Informationsquellen
Insgesamt wurden 65 Berichte zu den verschiedenen Problemfeldern des Stahl verarbeitenden Sektors
eingereicht. Diese Berichte enthalten sehr unterschiedliche Arten von Informationen (statistische
Daten, Beschreibung von Herstellungstechnologien, Informationen zu bestimmten
Umweltschutzmaßnahmen, darunter Fallstudien und Emissions-/Verbrauchsdaten). Bei ihrer
Erarbeitung ging man von verschiedenen Standpunkten aus; die Mehrzahl von ihnen konzentriert sich
nur auf einen Aspekt oder ein Medium, nur wenige behandeln alle umweltrelevanten Aspekte.
Von der Industrie zusammengestellte Unterarbeitsgruppen für Warmwalzen, Kaltwalzen und
kontinuierliches Beschichten sowie die Europäische Vereinigung für Stückverzinkung (EGGA)
brachten während der Arbeit am BREF-Dokument zur Stahlverarbeitung Berichte und Papiere über
ihre Sektoren ein, in denen die eingesetzten Herstellungsverfahren und einige umweltrelevante
Maßnahmen behandelt wurden. Deutschland legte einen Bericht über “Beste verfügbare Techniken in
der deutschen Stahl verarbeitenden Industrie” vor.
Solche Unterlagen sind für die Qualität des Dokuments von entscheidender Bedeutung, aber wenn sie
nicht bereits frühzeitig im Prozess eingereicht werden, ist ihr Nutzen möglicherweise begrenzt.
Stahlverarbeitung 393

Teil C/Kapitel 7
Verzögerungen bei der Vorlage wichtiger Informationen, insbesondere über die bei der Festlegung der
BVT zu berücksichtigen Techniken, führten zu Verzögerungen bei der Veröffentlichung der Entwürfe
dieses BREF-Dokuments.
Beste verfügbare Techniken
Beste verfügbare Techniken (BVT) wurden für alle drei Sparten der Stahlverarbeitung und für die
einzelnen Produktionsschritte herausgearbeitet. Sie werden im Einzelnen in den drei Kapiteln 5
beschrieben, in denen auch Hintergrundinformationen und gegebenenfalls Begründungen für die
Auswahl als BVT und für die gemeldeten, mit BVT erzielbaren Emissionswerte gegeben werden. Die
Zusammenfassung enthält sämtliche BVT betreffenden Schlussfolgerungen.
Grad des Konsenses
In Teil A dieses BREF-Dokuments finden sich an mehreren Stellen unterschiedliche Auffassungen. Zu
drei Bereichen konnte die technische Arbeitsgruppe keinen gemeinsamen Standpunkt formulieren:
• Mit BVT realisierbare Staubwerte für den Einsatz von Gewebefiltern/Elektrofiltern
• SCR und SNCR NOx–Reduzierungsmaßnahmen für Nachwärmöfen
• S-Gehalt im Heizöl
Was die Staubemissionen betrifft, so war sich die technische Arbeitsgruppe darin einig, dass
Entstaubung und der Einsatz von Gewebefiltern BVT sind, aber es gab zwei Meinungen über die mit
Gewebefiltern erreichbaren Werte. Ausgehend von ihren Erfahrungen und ihrer Kenntnis der erzielten
Staubwerte schlugen Vertreter der Branche den höheren Wert von 20 mg/Nm³ vor. Einige
Mitgliedstaaten und umweltpolitische NRO betrachteten einen Wert unter 5 mg/Nm³ als den
geeigneten mit BVT erreichbaren Wert für Gewebefilter; aber es lag kaum Zahlenmaterial vor, und für
die meisten Anwendungsgebiete wurden keinen Daten zur Untermauerung dieser Auffassung
präsentiert (siehe auch Empfehlungen für die künftige Arbeit).
Angaben und Daten zu SCR und SNCR in Nachwärmöfen wurden erst zu einem sehr späten Zeitpunkt
zur Verfügung gestellt, nämlich während und nach dem zweiten Treffen der technischen
Arbeitsgruppe. Einige Mitglieder der Arbeitsgruppe betrachteten diese Techniken als BVT, während
andere die Ansicht vertraten, dass die verfügbaren Angaben über technische Einzelheiten und
Wirtschaftlichkeit nicht ausreichten, um eine endgültige Entscheidung darüber zu treffen, ob SCR und
SNCR als BVT gelten sollen oder nicht. Da diese Meinungsverschiedenheiten erst gegen Ende der
Untersuchungen auftraten, reichte die Zeit zur Lösung der offen gebliebenen Fragen nicht aus (siehe
auch Empfehlungen für die künftige Arbeit).
Die Frage der Begrenzung des S-Gehalts im Heizöl war ein weiterer Streitpunkt. Obwohl ein
Grenzwert von S < 1% zu Emissionen von bis zu 1700 mg SO2 /Nm 3 führen kann, sprachen sich einige
Mitglieder der Arbeitsgruppe dafür aus, diesen Wert als BVT einzustufen. Andere vertraten die
Ansicht, dass ein niedrigerer Grenzwert für Schwefel oder zusätzliche Maßnahmen zur Verminderung
von SO2 als BVT gelten sollte.
Über Teil B und C dieses BREF-Dokuments besteht weit reichende Übereinstimmung. Hier brauchte
nicht auf unterschiedliche Auffassungen verwiesen zu werden. Alle am Informationsaustauschprozess
beteiligten Parteien betrachten die Ergebnisse als vertretbar.
Empfehlungen für die künftige Arbeit
Fehlende Daten und Angaben zur Leistung der bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden
Techniken, insbesondere über die erreichen Emissions- und Verbrauchswerte und die
Wirtschaftlichkeit, wurden als Mangel dieses BREF-Dokuments bezeichnet. Alle Mitglieder der
technischen Arbeitsgruppe und die interessierten Kreise sollten für künftige BREF-Überprüfungen
weiterhin diese Daten und Angaben sammeln und sie zu einem möglichst frühen Zeitpunkt im Prozess
zur Verfügung stellen.
Für eine beträchtliche Anzahl der bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigenden Techniken
stehen keine Informationen oder nur technische Beschreibungen zur Verfügung. Angaben zu
394 Stahlverarbeitung

Teil C/Kapitel 7
Referenzanlagen und konkrete Leistungsdaten sind kaum vorhanden. Die fehlenden Angaben sollten
für die Überarbeitung dieses Dokuments zur Verfügung gestellt werden. Einige der in Frage
kommenden Techniken werden nachstehend genannt:
Teil A:
− Optimierte Wasserpumpen für Wasservorhänge
− Einsatz von Entfettungsbad-Kaskaden
− Vorentfettung mittels Heißwasser
− Nutzung der Abwärme zum Erwärmen des Entfettungsbades
− Elektrostatisches Ölen
− Optimierung des Ölsprays
− Optimierte Fertigbearbeitung
− Reinigung und Wiederverwendung der Schleifemulsion
− Abzugsystem (PRETEX/SBT)
− Verwendung der verbrauchten sauren Beizflüssigkeit außerhalb des Unternehmens
Teil C:
− Lagerung und Transport von Roh- und Hilfsstoffen
− Auffangen/Behandlung der bei der Fertigbearbeitung von Rohren entstehenden Emissionen
Teil D:
− Einsatz von Entfettungsbad-Kaskaden
− Vorentfettung mittels Heißwasser
− Adsorption von Tensiden und Öl (Ausfällen mit nachfolgender Filtration)
− Elektrolytisches Beizen
− Spülwasseraufbereitung mittels Ionenaustausch, elektrolytische Entfernung von Eisen,
Umkehrosmose, oxidative Entfernung von Eisen.
In den Kapiteln 6 ‘In der Entwicklung befindliche Techniken’ werden mehrere Techniken vorgestellt.
Die weitere Entwicklung und die Eignung dieser Techniken für die Stahlverarbeitung sind zu prüfen,
bevor diese Techniken eventuell in Kapitel 4 ‘Bei der Bestimmung von BVT zu berücksichtigende
Techniken’ und/oder Kapitel 5 ‘Beste Verfügbare Techniken’ einbezogen werden.
Kritisch angemerkt wurde die zu positive Darstellung einiger Techniken, da sie in erster Linie auf
Informationen der Anbieter beruhten und nur die Vorteile hervorhoben. Dies gilt vor allem für die
Rückgewinnung und Regenerierung der verbrauchten Behandlungsbäder, beispielsweise für die
verbrauchten Beizflüssigkeiten oder die verbrauchten Entfettungs- und Flussmittelbäder. Die Industrie
wird ersucht, Informationen sowie die mit bestimmten Techniken erzielten Ergebnisse zur Verfügung
zu stellen und etwaige Probleme zu beschreiben.
Generell sind mehr Emissions- und Verbrauchsdaten notwendig, aber von besonderem Interesse sind
Zahlen über die NOx-Emissionen (Konzentrationen und spezifische Emissionen) für Öfen mit und
ohne Luftvorwärmer. Diese Angaben würden eine gründlichere Beurteilung der Effizienz der zur
Verringerung von NOx durchgeführten Maßnahmen und die Abwägung der Vorteile und Nachteile der
Energieeinsparungen gegenüber den NOx-Emissionen ermöglichen.
Benötigt werden mehr Angaben zu den erzielten Staubemissionswerten in den verschiedenen
Produktionsschritten beim Warm- und Kaltwalzen (Teil A), bei denen im BREF-Dokument auf
unterschiedliche Auffassungen zu dem mit BVT realisierbaren Staubwert hingewiesen werden musste.
So sollten insbesondere die Parteien, die den niedrigeren Wert von 5 mg/Nm³ befürworten, ihren
Standpunkt mit Daten untermauern.
Es heißt, dass sich die Anzahl der mit SCR ausgerüsteten Anlagen (Stoßöfen) wahrscheinlich erhöhen
wird. Bei der Überarbeitung des vorliegenden BREF-Dokuments sollten weitere Informationen über
die Leistung und Anwendbarkeit von SCR und SNCR in Nachwärmöfen zur Verfügung stehen. Bei
vorhandenen SCR- und SNCR-Anlagen kann man sich auf längere Einsatzzeiten stützen und so die
Stahlverarbeitung 395

Teil C/Kapitel 7
Kritik ausräumen, dass die bereitgestellten Informationen auf einer zu kurzen Einsatzzeit beruhten.
Dann können auch eventuelle Meinungsverschiedenheiten darüber, ob diese Techniken BVT
darstellen oder nicht, beseitigt werden.
Beim zweiten Treffen der Arbeitsgruppe wurde die Meinung geäußert, dass induktive Erwärmung für
verschiedene Anwendungen in Öfen als BVT anzusehen sei. Im vorliegenden BREF-Dokument wird
die Induktionserwärmung als eine zu berücksichtigende Technik eingestuft, aber es wurde darauf
hingewiesen, dass die zur Verfügung gestellten Informationen nicht ausreichen um zu entscheiden, ob
die Technik als BVT gelten kann. Weitere Informationen und Angaben sollten zusammengetragen
werden, um diese Entscheidung zu ermöglichen.
Weiterhin wurden der Dioxingehalt des beim diskontinuierlichen Verzinken anfallenden Staubes und
mögliche Risiken der Dioxinanreicherung bei der Verwertung des Staubs angesprochen. Die
Bemühungen um die Beschaffung von Informationen und Angaben über den tatsächlichen
Dioxingehalt des bei normalem Anlagenbetrieb entstehenden Staubes sollten fortgesetzt werden.
Vorhandene Daten sollten dem IPPCB und der technischen Arbeitsgruppe zur Verfügung gestellt
werden, damit sie dieses Problem beurteilen und das mögliche Risiko einschätzen können.
Es wird empfohlen, dieses BREF-Dokument im Jahr 2005 zu überprüfen.
396 Stahlverarbeitung

Teil D
Techniken aus mehreren Untersektoren
Techniken, die in mehr als einem Untersektor bei der Bestimmung von
BVT zu berücksichtigen sind
Um die Wiederholung von Beschreibungen gewisser Techniken, die bei der Bestimmung von BVT zu
berücksichtigen sind, zu vermeiden, werden in Teil D detaillierte technische Beschreibungen und
Informationen zu Techniken geliefert, die in mehreren Untersektoren zur Anwendung kommen
können. Sektorenspezifische Aspekte der Techniken (wesentliche ökologische Vorteile,
Anwendungsbereich, medienübergreifende Aspekte, Referenzanlagen, technische und wirtschaftliche
Betriebsdaten, Motivation für die Implementierung und Referenzliteratur) werden in den
entsprechenden Teilen (A, B, C) dieses Dokumentes dargestellt. In diesen Teilen erfolgen, falls
erforderlich, Querverweise auf Teil D.
Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Best Available Technique Reference Document on
Ferrous Metals Processing
D.1 Öfen: Thermischer Wirkungsgrad ...........................................................................................403
D.1.1 Regenerativbrenner............................................................................................................403
D.1.2 Rekuperatoren und rekuperative Brenner ..........................................................................404
D.2 Öfen: NOx Minderungsmaßnahmen ........................................................................................406
D.2.1 NOx-arme Brenner.............................................................................................................406
D.2.2 Begrenzung der Luftvorwärmtemperaturen.......................................................................408
D.2.3 Externe Abgasrückführung (AGR) ....................................................................................410
D.2.4 Selektive Katalytische Reduktion (SCR)...........................................................................411
D.2.5 Selektive Nicht-Katalytische Reduktion (SNCR)..............................................................412
D.2.6 Vergleich der NOx-Minderungsmaßnahmen für Öfen ......................................................413
D.3 Ölemulsionen...........................................................................................................................415
D.3.1 Reinigung und Wiederverwendung von Emulsionen.........................................................415
D.3.2 Behandlung von verbrauchten Emulsionen/Emulsions-spaltung.......................................415
D.3.3 Absaugung von Ölnebeln/Emulsionsdämpfen und Ölabscheidung ...................................418
D.4 Basische Entfettung.................................................................................................................418
D.4.1 Einsatz von Entfettungskaskaden.......................................................................................418
D.4.2 Vorentfettung mit heißem Wasser .....................................................................................418
D.4.3 Instandhaltung und Reinigung der Entfettungsbäder .........................................................418
D.4.4 Behandlung von verbrauchten Entfettungsbädern .............................................................420
D.4.5 Behandlung von basischem Abwasser...............................................................................421
D.4.6 Erfassung und Behandlung von Dämpfen aus Entfettungsbädern .....................................421
D.5 Beizen......................................................................................................................................421
D.5.1 Betrieb von offenen Beiztanks...........................................................................................421
D.5.2 Erfassung der Emissionen aus Beiztanks...........................................................................422
D.5.3 Abscheidetechniken für Säuregase, Dämpfe und Aerosole aus Beizen (und Säureregeneration)
...........................................................................................................................................424
D.5.4 Beizen mit Salzsäure..........................................................................................................428
D.5.5 Beizen mit Schwefelsäure..................................................................................................428
D.5.6 Elektrolytisches Beizen......................................................................................................429
D.5.7 Beizen mit Mischsäure.......................................................................................................429
D.5.8 NOx-Minderungsmaßnahmen für das Beizen mit Mischsäure...........................................429
D.5.9 Rückgewinnung der ungebundenen Säure.........................................................................437
D.5.10 Säureregeneration ..............................................................................................................441
D.5.11 Behandlung von sauren Abfällen / saurem Abwasser........................................................451
D.6 Erwärmen von Prozesslösungen (säuren, emulsionen…)........................................................452
D.7 Fluxen......................................................................................................................................454
D.7.1 Innerbetriebliche Regenerierung von Flussmittel-bädern (Eisenentfernung) ....................454
D.7.2 Externe Wiederverwertung von verbrauchter Flussmittellösung.......................................456
D.8 SPülen......................................................................................................................................457
D.8.1 Effizienter (Mehrfach-) Einsatz von Spülwasser ...............................................................457
D.8.2 Behandlung von Spülwasser ..............................................................................................459
D.9 Prozesswasser- und Abwasserbehandlung...............................................................................459
D.9.1 Behandlung von öl- und zunderhaltigem Abwasser ..........................................................459
D.9.2 Kühlsysteme und Kühlwasserbehandlung .........................................................................465
Stahlverarbeitung 399

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Liste der Bilder
Bild D.1-1: Potentielle Brennstoffeinsparung durch Vorwärmung der Verbrennungsluft ..................................403
Bild D.1-2: Schematische Darstellung eines Regenerativbrennersystems...........................................................404
Bild D.1-3: Schematische Darstellung eines rekuperativen Brenners .................................................................405
Bild D.1-4: Typische Abgasrekuperatoren ..........................................................................................................405
Bild D.2-1: Schema eines NOx-armen Brenners mit interner Abgasrückführung...............................................407
Bild D.2-2: Beispielschema eines NOx-armen Brenners mit Luftstufung...........................................................408
Bild D.2-3: Einfluss der Luftvorwärmtemperaturen (im unteren Bereich) auf NOx-Emissionen .......................409
Bild D.2-4: Einfluss der Luftvorwärmtemperaturen (im oberen Bereich) auf NOx-Emissionen ........................409
Bild D.2-5: Einfluss der Abgasrückführung auf NOx-Emissionen......................................................................410
Bild D.3-1: Prinzip der Ultrafiltration .................................................................................................................418
Bild D.4-1: Beispielhaftes Fließschema für die Filtration von Entfettungslösungen mittels Keramikmembran.420
Bild D.5-1: Begrenzungskurve für den Betrieb von offenen Beiztanks ..............................................................421
Bild D.5-2: Verschiedene Absaugsysteme ..........................................................................................................423
Bild D.5-3: Bauweisen geschlossener Beiztanks.................................................................................................423
Bild D.5-4: Funktionsprinzip eines Füllkörperwäschers .....................................................................................424
Bild D.5-5: Funktionsprinzip eines querdurchströmten Füllkörperwäschers ......................................................426
Bild D.5-6: Funktionsprinzip eines Plattenwäschers ...........................................................................................426
Bild D.5-7: Funktionsprinzip eines Dampffilters ................................................................................................428
Bild D.5-8: Schema der H2O2-Eindüsung in die zurückgeführte Beizsäure ........................................................431
Bild D.5-9: Schema für H2O2-Eindüsung ins Beizbad über ein Lochrohr [WireInd-10-97] ...............................431
Bild D.5-10: Vakuumkristallisationsverfahren für H2SO4...................................................................................437
Bild D.5-11: Eindampfverfahren zur Rückgewinnung von Säure .......................................................................438
Bild D.5-12: Prinzip der Diffusiondialyse...........................................................................................................440
Bild D.5-13: HCl-Regeneration mittels Wirbelschichtverfahren.........................................................................441
Bild D.5-14: HCl-Regeneration mittels Sprühröstverfahren ...............................................................................443
Bild D.5-15: Fließschema des Prozesses zu Erzeugung von hoch-reinen Oxiden...............................................444
Bild D.5-16: Sprühröstverfahren für Mischsäureaufbereitung ............................................................................445
Bild D.5-17: Prinzip der Salzspaltung mittels bipolarer Membran......................................................................446
Bild D.5-18: Verdampfungsprozess für Mischsäureregeneration [Com2 Fin] ....................................................448
Bild D.6-1: Prinzip eines Wärmetauschers..........................................................................................................452
Bild D.6-2: Prinzip eines Tauchbrenners.............................................................................................................453
Bild D.7-1: Fließschema für Flussmittelregeneration..........................................................................................454
Bild D.7-2: Schema des elektrolytischen Oxidationsverfahrens..........................................................................455
Bild D.8-1: Spülsysteme......................................................................................................................................457
Bild D.9-1: Vertikaldurchströmtes Rundabsetzbecken........................................................................................459
Bild D.9-2: Horizontaldurchströmtes Absetzbecken ...........................................................................................460
Bild D.9-3: Schema eines Lamellenklärers .........................................................................................................460
Bild D.9-4: Schneckenklärer ...............................................................................................................................461
Bild D.9-5: Beispiel eines Kieselfilters mit Andeutung des Rückspülvorgangs..................................................462
Bild D.9-6: Beispiel eines Drahtgewebefilters mit Andeutung des Rückspülvorgangs.......................................463
Bild D.9-7: Belüfteter Feinzunderfang ................................................................................................................464
Bild D.9-8: Magnetabscheider (Beispiel eines Hochgradienten MA) .................................................................465
400 Stahlverarbeitung

Liste der Tabellen
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Tabelle D.2-1: Errechneter prozentualer Anstieg des Brennstoffverbrauches durch reduzierte Luftvorwärmung
[ETSU-45]........................................................................................................................................................... 410
Tabelle D.2-2: Vergleich von NOx-Reduktionsmaßnahmen............................................................................... 413
Tabelle D.2-3: Geschätzte Kosten für NOx-Reduktionsmaßnahmen für einen 50 MW Ofen............................. 414
Tabelle D.5-1: Vergleich verschiedener NOx-Minderungsmaßnahmen für das Beizen mit Mischsäure............ 435
Tabelle D.5-2: Überblick über Regenerierungs- und Rückgewinnungsprozesse ................................................ 449
Tabelle D.8-1: Vergleich der Spülwasserverbräuche unterschiedlicher Spülsysteme......................................... 458
Tabelle D.9-1: Beispiel der mit belüfteten Feinzunderfängen erreichten Emissionswerte.................................. 464
Stahlverarbeitung 401

D.1 ÖFEN: THERMISCHER WIRKUNGSGRAD
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Um den thermischen Wirkungsgrad von Öfen zu erhöhen, können die Abgase des Ofens zur
Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt werden. Der thermische Wirkungsgrad nimmt mit
steigender Luftvorwärmtemperatur zu. Der thermische Wirkungsgrad nimmt mit fallender Vorwärm-
und Abgastemperatur ab. Das Diagramm in Bild D.1-1 zeigt die mögliche Brennstoffeinsparung durch
Verbrennungsluftvorwärmung. Die tatsächlichen Werte können von diesen theoretischen Werten
abweichen, da sie noch einer Reihe von anderen Einflüssen unterliegen.
Brennstoffeinspar
ung im Vergleich
zu kalter Luft, %
Bild D.1-1: Potentielle Brennstoffeinsparung durch Vorwärmung der Verbrennungsluft
[ETSU-G76]
Generell existieren zwei Systeme: regenerative und rekuperative Systeme/Brenner.
D.1.1 Regenerativbrenner
Basis: Verbrennung von Erdgas mit 15 %
Luftüberschuss und 3 % Sauerstoff
(trocken) im Abgas
1000 °C
Abgastemperatur
Verbrennungsluftvorwärmtemperatur, °C
1300 °C
Abgastemperatur
Regenerative Systeme arbeiten mit zwei Wärmetauschern, die z.B. mit Gittersteinen oder
Keramikkugeln gefüllt sind. Bild D.1-2 zeigt ein Beispiel für ein solches Regenerativbrennersystem.
Während der eine Brenner im Feuerungsmodus betrieben wird, wird der Wärmetauscher des anderen
Brenners durch den direkten Kontakt mit den Abgasen erwärmt. Der Wärmetauscher des ersten
Brenners erwärmt die eintretende Verbrennungsluft. Nach einer gewissen Zeit wird der Prozess
umgeschaltet, so dass nun der andere Brenner feuert. Solche Systeme können
Luftvorwärmtemperaturen von bis zu 1100 °C (und 1300 °C) erreichen, aber die tatsächlich erreichten
Temperaturen hängen von der Abgaseintrittstemperatur ab. Aufgrund der Luftvorwärmung können
NOx-Emissionen bis zu 3000 mg/m 3 auftreten. [CITEPA]
Eine spezielle Art von Regenerativbrennern sind Brenner mit eingebautem Wärmetauscher, deren
Bauweise aufgrund des im Brenner integrierten Regeneratorbettes viel kompakter ist. Diese Brenner
Stahlverarbeitung 403

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
eignen sich besonders für kleine Öfen und für den nachträglichen Einbau in Öfen, bei denen
Platzmangel ein Problem darstellt.
Regenerative Systeme werden bevorzugt bei hohen Abgastemperaturen eingesetzt und erzielen
Vorwärmtemperaturen von über 600 °C. Die Vorwärmtemperatur wird durch die Prozesstemperatur
begrenzt und liegt im Allgemeinen 150 bis 200 °C unter der Prozesstemperatur. Für den Ofen können
thermische Wirkungsgrade von 80 % und Brennstoffeinsparungen von bis zu 60 % erreicht werden.
[EUROFER HR], [EUROFER CR]
Gaseinlass
Regenerator
Kermikfüllung
Brenner in
Abgasstellung
Brenner in
Feuerungsmodus Regenerator
Umschaltventil
Bild D.1-2: Schematische Darstellung eines Regenerativbrennersystems
[ETSU-G76]
Regenerative Systeme sind besonders attraktiv für diskontinuierliche Prozesse, da diese im
Allgemeinen keine Vorwärmzone enthalten. In kontinuierlichen Öfen mit einem zentralen
Rekuperatorsystem können ähnliche thermische Wirkungsgrade durch eine lange, ungeheizte
Vorwärmzone, in der die Wärme des Abgases durch Konvektion an das kalte Einsatzmaterial
abgegeben wird, erzielt werden. [EUROFER HR]
D.1.2 Rekuperatoren und rekuperative Brenner
Ein Rekuperator ist ein Wärmetauscher in der Abgasleitung, der es ermöglicht, dass die Wärme
kontinuierlich an die einströmende Verbrennungsluft abgegeben wird. Verschiedene Bauweisen stehen
zur Verfügung. (Selbst-)Rekuperative Brenner haben einen integrierten Wärmetauscher zur
Vorwärmung der Luft.
404 Stahlverarbeitung
Abgas
Verbrennungsluft

Erdgas
Bild D.1-3: Schematische Darstellung eines rekuperativen Brenners
[ETSU-G76]
Heißes
Rohgas
Abgasableitung
Verbrennungsluft
Heißluftauslass
Feuerfeste Isolierung
Luftspalt
Kaltlufteinlass
(a) Doppelmantel-Strahlungsrekuperator
Bild D.1-4: Typische Abgasrekuperatoren
[ETSU-G76]
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
heiße
Verbrennungsgase
heiße
Verbrennungsgase
Verbrennungsgase
(b) Konvektionsrekuperator
Abgas
Rekuperative Systeme ermöglichen – je nach Prozesstemperatur - Luftvorwärmtemperaturen von bis
zu 550 oder 620 °C. Höhere Vorwärmtemperaturen sind technisch möglich, aber beinhalten erhöhte
Kosten wegen der hitzeresistenten Materialien, die erforderlich wären. Ein thermischer Wirkungsgrad
von ungefähr 65 % kann erreicht werden. [EUROFER HR]
Stahlverarbeitung 405
Luft

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.2 ÖFEN: NOX MINDERUNGSMAßNAHMEN
Die einfachste Methode zur Reduzierung von NOx-Emissionen ist der Wechsel von ‚schmutzigem’ zu
‚sauberem’ Brennstoff; dies bedeutet: Wechsel zu Gas. Dies kann jedoch bei bestehenden Anlagen
unmöglich sein, und in der Realität bestimmen vorhandene Betriebsgase, welcher Brennstoff für die
Öfen eingesetzt wird. Auch ist für flüssige und feste Brennstoffe der Schwefelgehalt oft ein größeres
Problem als der Stickstoff. [HMIP-95-003]
Eine andere einfache Methode ist es, die Luftvorwärmung einzuschränken. Dies senkt die NOx-
Emissionen im Abgas, resultiert aber auch in höheren Brennstoffverbräuchen und verursacht höhere
CO2-Emissionen. In diesem Fall muss ein ausgewogener Kompromiss zwischen Energieeffizienz und
Emissionsminderung gefunden werden.
NOx-Minderungsmaßnahmen werden in primäre und sekundäre Maßnahmen unterteilt. Primäre
Methoden modifizieren den Verbrennungsprozess selbst, so dass die Entstehung von NOx in der
Brennkammer begrenzt wird. Dies geschieht normalerweise durch Kontrolle des zur Verfügung
stehenden Sauerstoffes und/oder der maximalen Flammentemperatur. Solch eine Kontrolle kann am
einfachsten erreicht werden durch eine Nachrüstung mit NOx-armen Brennern, in denen Brennstoff-
und Luftzufuhr sorgfältig geregelt werden, um eine gestufte Verbrennung zu erzielen. Andere
Methoden, die so genannte flammenlose Brenner, externe Abgasrückführung oder Wassereindüsung
einschließen, befinden sich noch in der Entwicklung und werden in Kapitel 6 beschrieben. [HMIP-95-
003]
Sekundärmaßnahmen reinigen das Abgas durch Zerstörung des NOx, das während der Verbrennung
gebildet wurde. Methoden zur Entfernung von NOx (NO und NO2) aus dem Abgas werden in zwei
Kategorien eingeteilt. Trockene Prozesse beinhalten die Umwandlung von NOx zu N2 durch Eindüsen
eines Reduktionsmittels und können mit oder ohne Katalysator arbeiten. Die meisten Verfahren sind
selektiv, d.h. sie entfernen nur NOx, aber einige wenige Verfahren entfernen auch SO2. Bei nassen
Verfahren wird das Abgas durch eine wässrige Lösung geführt, die normalerweise NOx und SO2
gleichzeitig entfernt. [HMIP-95-003]
Das Problem von nassen Methoden ist die Entstehung großer Mengen von Abwasser, die vor einer
Ableitung behandelt werden müssen. Im Gegensatz dazu generieren trockene Verfahren - außer
verbrauchten Katalysatoren - keine Nebenprodukte, die deponiert werden müssen, und sind generell
einfacher und ökonomischer als nasse Verfahren. Jedoch sind einige trockene Verfahren empfindlich
gegenüber SO2 und Staub im Abgasstrom. [HMIP-95-003]
D.2.1 NOx-arme Brenner
’NOx-arme Brenner’ ist der Sammelbegriff für eine Reihe von neuen Brennern, die gewisse
Baumerkmale zur Reduzierung von NOx-Emissionen beinhalten. Die Hauptmerkmale dieser Brenner
sind eine Reduktion der maximalen Flammentemperatur, eine reduzierte Verweildauer in der
Hochtemperaturzone und eine Reduzierung der Sauerstoffverfügbarkeit in der Verbrennungszone.
Dies wird generell durch Luftstufung, Brennstoffstufung und/oder interne Abgasrückführung erreicht.
[HMIP-95-003] Da es eine Vielzahl von unterschiedlichen Brennerbauarten gibt, die auch von
Anbieter zu Anbieter variieren, zeigen Bild D.2-1 und Bild D.2-2 nur eine Auswahl der verschiedenen
NOx-armen Brenner, die verfügbar sind.
Die Abgasrückführung aus dem Ofen in die Flamme kann, wie in Bild D.2-1 dargestellt, durch die
Bauweise des Brenners unterstützt werden. Dies reduziert die O2-Konzentration im Luft/Brennstoff-
Gemisch und führt zu einer ruhigeren Flamme mit geringerer Temperatur. Die Rückführung resultiert
auch in einer chemischen Reduktion des NOx im Abgas durch die Kohlenwasserstoffe im Brennstoff.
[EUROFER HR]
406 Stahlverarbeitung

Pre-heated air = Vorgewärmte Luft
Furnace wall = Ofenwand
Air jet = Luftstrahl
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Reaction zone = Reaktionszone
Flue gas = Abgas
Bild D.2-1: Schema eines NOx-armen Brenners mit interner Abgasrückführung
[ETSU-45]
Eine weitere Reduktion der NOx-Werte und der Abhängigkeit der Werte von der
Luftvorwärmtemperatur kann durch Brenner erzielt werden, die eine höhere
Strömungsgeschwindigkeit haben und bei denen die Flamme oft nicht mehr mit dem Brennerstein
verbunden ist oder die einen getrennten Eintritt für Gas und Verbrennungsluft haben. [EUROFER HR]
Eine Gemeinsamkeit NOx-armer Brenner ist die Bildung einer brennstoffreichen Zone innerhalb der
Flamme. Diese begünstigt die Umwandlung des chemischgebundenen Brennstoffstickstoffs zu N2. Sie
reduziert außerdem die maximale Flammentemperatur. Sowohl brennstoffbedingte als auch
thermische NOx-Bildungsmechanismen werden verzögert und so NOx reduziert. Es gibt zwei
Haupttypen von NOx-armen Brennern, die beide mit gestaffelter Verbrennung arbeiten, um NOx zu
reduzieren und zwar Brenner mit Luftstufung und Brenner mit Brennstoffstufung.
Bei Brennern mit Luftstufung erfolgt die erste Stufe der Verbrennung in einer brennstoffreichen
Zone bei einem für die Umwandlung des Brennstoffstickstoffs zu N2 optimalen Brennstoff/Luft-
Verhältnis (1,1 – 1,3). Eine zweite, brennstoffarme Verbrennungsstufe wird durch Zugabe von
Sekundärverbrennungsluft in einer Weise betrieben, dass mit sorgfältiger Temperaturregelung zur
Minimierung der Bildung von thermischen NO in dieser Zone eine vollständige Verbrennung
stattfindet.
Es gibt verschiedene Designvarianten für luftgestufte Brenner, die sich in der Art der Erzeugung der
beiden Verbrennungszonen unterscheiden. Bei aerodynamisch gestuften Brennern tritt die
Verbrennungsluft durch eine Öffnung ein und die erste, brennstoffreiche Zone bildet sich durch die
Strömungsdynamik. Bei extern gestuften Brennern sorgt ein separater Luftstrom für die vollständige
Verbrennung. Bei gestuften Vorverbrennungsbrennern wird die brennstoffreiche Zone in einer
separaten Vorverbrennersektion erzeugt. Die wesentlichen Designfaktoren, die die Effektivität der
Brenner mit Luftstufung bestimmen, sind die Temperatur und die Verweilzeit in der jeweiligen Zone.
Nach Herstellerangaben beträgt die Reduktion an NOx durch die Luftstufung50 – 60 % im Rohgas.
[HMIP-95-003]
Bei Brennern mit Brennstoffstufung wird die Bildung von NO in der primären Verbrennungszone
zugelassen, aber in der sekundären, brennstoffreichen Zone - auch ‘Wiederverbrennungszone’ genannt
- wird Brennstoff eingedüst, um das NO zu N2 zu reduzieren. Weitere Luft wird in einer folgenden,
tertiären Verbrennungszone zugegeben, um den überschüssigen Brennstoff zu verbrennen. Auch
hierbei erfolgt eine sorgfältige Temperaturregelung, um die Bildung von thermischem NO zu
minimieren. Zur Verbrennung in der sekundären Brennzone wird Erdgas oder Kohle eingesetzt.
Stahlverarbeitung 407

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Gas tube = Gasleitung
Oil lance = Öllanze
Primary air passage = primäre Verbrennungsluft
Bild D.2-2: Beispielschema eines NOx-armen Brenners mit Luftstufung
[HMIP-95-003]
Secondary air passage = sekundäre Verbrennungsluft
End view of quarl = Endansicht des Brennersteins
Bei beiden Typen von NOx-armen Brennern sind die Schlüsselreaktionen bei der Umwandlung von
NO zu N2 in den brennstoffreichen Zonen diejenigen von NO und kleinen kohlenwasserstoff- und
stickstoffhaltigen Radikalen (wie CH, CH2, NH, NH2, NCO), die unter den speziellen Gegebenheiten
vorhanden sind. Die Mechanismen der NOx-Chemie sind komplex und der Wirkungsgrad der hier
beschriebenen NOx-Reduktionsmaßnahmen hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Hierzu zählen
u.a. Brennerdesign, Betrieb, Brennstoffqualität (speziell der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und
Stickstoff im Brennstoff), Partikelgröße (besonders bei flüssigen und festen Brennstoffen) und
Größenordnung der Anwendung.
Gestufte NOx-arme Verbrennungseinheiten sind die am häufigsten eingesetzten Maßnahmen bei
industriellen Öfen und bereiten kaum Schwierigkeiten bei der Installation. Einige, aber nicht alle
Designarten weisen geringere Brenneraustrittgeschwindigkeiten auf, was die Aerodynamik des Ofens
verändern und zu Problemen mit der Wärmeverteilung führen kann. Ebenso kann sich die Flamme
verlängern, was eine Erhöhung des Luftüberschusses notwendig machen würde, damit ein Kontakt der
Flamme mit dem zu erhitzenden Material verhindert wird. [HMIP-95-003]
NOx-arme Brenner können komplexer und/oder größer sein als konventionelle Brenner und können
hierdurch Probleme bei der Auslegung der Öfen oder bei Nachrüstungen verursachen.
Investitionskosten für Nachrüstungen hängen von der Art und Größe des Ofens und davon, wieweit
die neuen Brenner mit den vorhandenen Verbrennungseinrichtungen kompatibel sind, ab. Eine
Erhöhung der Betriebskosten ist mit NOx-armen Brennern nicht verbunden. ETSU-45]
D.2.2 Begrenzung der Luftvorwärmtemperaturen
Die NOx-Emissionswerte nehmen mit steigender Vorwärmtemperatur, wie in Bild D.2-3 und Bild
D.2-4 gezeigt, zu. Daher ist eine Begrenzung der Vorwärmtemperatur eine NOx-
Minderungsmaßnahme.
Auf der anderen Seite ist das Vorwärmen von Verbrennungsluft eine gebräuchliche Maßnahme zur
Steigerung der Energieeffizienz von Öfen und zur Brennstoffeinsparung, wie in Kapitel D.2
beschrieben. Den Anstieg des Brennstoffverbrauches, der durch reduzierte Luftvorwärmung zu
erwarten ist, zeigt Tabelle D.2-1.
408 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Im Allgemeinen haben Anlagenbetreiber ein Interesse daran, den Brennstoffverbrauch zu reduzieren,
da dies einen finanziellen Vorteil beinhaltet; zusätzlich senkt die Reduktion des Brennstoffverbrauches
die Emissionen an Luftschadstoffen wie CO2, SO2 und Staub. Daher muss eine Abwägung erfolgen
zwischen der Energieeffizienz und der Reduktion an SO2 und CO2 auf der einen und dem Anstieg der
NOx-Emissionen auf der anderen Seite. Bei einer Beibehaltung hoher Luftvorwärmtemperaturen
können sekundäre NOx-Minderungsmaßnahmen notwendig sein.
Bild D.2-3: Einfluss der Luftvorwärmtemperaturen (im unteren Bereich) auf NOx-Emissionen 1
[ETSU-45]
NOX (mg/m 3 )
NOX (mg/m 3 )
Brenner
Obere Grenze
der Daten
Luftvorwärmung (°C)
Luftvorwärmung (°C)
Untere Grenze
der Daten
Bild D.2-4: Einfluss der Luftvorwärmtemperaturen (im oberen Bereich) auf NOx-Emissionen 2
[ETSU-45]
1 NOx Konzentrationen ausgedrückt als mg/m 3 , korrigiert auf 3 % Sauerstoff, trockenes Abgas, 0°C und 101,3 kPa
2 NOx Konzentrationen ausgedrückt als mg/m 3 , korrigiert auf 3 % Sauerstoff, trockenes Abgas, 0°C und 101,3 kPa
Stahlverarbeitung 409

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Anfangsluftvorwärmung [°C]
Endluftvorwärmung [°C]
1000 900 800 700 600 500 400 300 200
1000 0.0 6.0 12.6 19.9 28.3 37.7 48.6 60.4 74.5
900 0.0 6.3 13.1 21.1 30.0 40.3 51.4 64.7
800 0.0 6.4 13.9 22.2 31.9 42.3 54.9
700 0.0 7.0 14.9 24.0 33.8 45.6
600 0.0 7.4 15.9 25.0 36.0
500 0.0 7.9 16.4 26.7
400 0.0 8.4 17.4
300 0.0 8.8
200 0.0
Tabelle D.2-1: Errechneter prozentualer Anstieg des Brennstoffverbrauches durch reduzierte
Luftvorwärmung [ETSU-45]
D.2.3 Externe Abgasrückführung (AGR)
Abgasrückführung (AGR) reduziert die maximale Flammentemperatur. Die Rückführung der Abgase
in die Verbrennungsluft senkt den Sauerstoffgehalt auf 17 bis 19 %, reduziert die Flammentemperatur
und damit auch die thermische NOx-Bildung. [HMIP-95-003], [HR]
Die NOx-Minderungen, die mit AGR erzielt werden können, sind in Bild D.2-5 dargestellt. Das
Diagramm basiert auf einer Reihe von Testdaten.
NOx reduction = NOx-Reduktion
Extrapolated data = hochgerechnete Werte
Data for Natural gas = Werte für Erdgas
Bild D.2-5: Einfluss der Abgasrückführung auf NOx-Emissionen
[ETSU-45]
Data for oils = Werte für Öl
Flue gas recirculation = Abgasrückführung
Daten aus verschiedenen Testreihen zeigten NOx-Reduktionen von fast 70 – 80 % abhängig vom
Anteil der Abgasrückführung (AGR 20 bis 30 %), von der Temperatur der rückgeführten Abgase und
davon, ob die AGR bei einem NOx-armen Brennersystem eingesetzt wurde. Die anteiligen
410 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Reduktionen sind - verglichen mit Brennern mit gestufter Verbrennung – gering, aber die
Gesamtreduktion hinsichtlich des Basislevel sollte größer sein. Allerdings liegen nicht genügend
experimentelle Ergebnisse vor, um dies für Hochtemperatur-Industriebrenner zu quantifizieren.
[HMIP-95-003]
Im Prinzip lässt sich eine AGR bei den meisten Öfen einbauen. Es kann jedoch in der Praxis beim
Nachrüsten bestehender Anlagen wegen Platzmangel und erschwerten Zugangsmöglichkeiten zu
Schwierigkeiten beim Einbau der erforderlichen Rohrleitungen kommen. [HMIP-95-003]
Es gibt mindestens einen Hersteller, der AGR in Verbindung mit seinen NOx-armen Brennern
anbietet.
Hinsichtlich des Betriebes gibt es Bedenken, dass es beim Herunterfahren der Öfen zu Instabilitäten
der Flamme kommen könnte und dass ein erhöhter Wassergehalt in den Verbrennungsprodukten die
Zunderbildung am Einsatzmaterial erhöhen könnte. [HMIP-95-003]
Einige Zweifel bestehen wie AGR bei Mehrfach-Brenner-Systemen angewendet werden kann.
Außerdem könnte die variable Zusammensetzung von Brennstoffen (und damit der
Abgasvolumenströme) zu Problemen in der Regelung des Verbrennungsprozesses führen. [EUROFER
HR]
D.2.4 Selektive Katalytische Reduktion (SCR)
Das SCR-Verfahren ist die am weitesten entwickelte und verbreitetste Methode zur Abscheidung von
NOx aus dem Abgas. Der Prozess beinhaltet die Reduktion von NO und NOx mit Ammoniak und
einem Katalysator zu N2. Die Gesamtreaktionen sind:
4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O
6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O.
Das optimale Temperaturfenster für diese Reaktionen liegt bei 300 – 400 o C. Normalerweise wird
Ammoniak leicht unterstoichiometrisch (0,9 – 1,0 Mol pro Mol NOx) zugegeben, um eine
Verschleppung zu unterdrücken. [HMIP-95-003], [ETSU-45], [HMIP-95-003]
Der effektivste und am weitesten verbreitete Katalysator ist Vanadiumpentoxid (V2O5) auf einem
TiO2-Träger. Andere Substanzen mit katalytischen Eigenschaften sind Fe2O3 und CuO, die
Edelmetalle Pt, Pd, Ru, Rh, Oxide der Metalle W, Mo, Cr, Co und Ni, einige Zeolite und Aktivkohle.
Katalysatoren weisen die unterschiedlichsten Strukturen und Konfigurationen auf, um Verstopfungen
durch Feststoffteilchen zu verringern – je nach dem, wie schwerwiegend das Problem ist.
Katalysatoren in Form einer Honigwabe eignen sich in Festbettkonfigurationen, weil sie
Feststoffpartikel durchlassen, ohne zu verstopfen. Eine Konfiguration mit beweglichem
Katalysatorbett ermöglicht es, verbrauchtes oder verstopftes Katalysatormaterial fortlaufend zu
regenerieren. Parallele Anordnungen sind ebenfalls geeignet. [HMIP-95-003]
Eine Deaktivierung durch ‚Vergiftung’ (Na, K, As), Abnutzung oder Verunreinigung durch Feststoffe
kann die Lebenszeit eines Katalysators beschränken. [EUROFER HR]
Der Wirkungsgrad der NOx-Reduktion durch SCR hängt vom verwendeten Katalysator und von der
Eingangskonzentration des NOx ab. Werte von bis zu 95 % wurden berichtet, der typische Bereich lag
zwischen 70 und 90 % [HMIP-95-003], [ETSU-gir-45]
Stahlverarbeitung 411

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.2.5 Selektive Nicht-Katalytische Reduktion (SNCR)
Bei diesem Verfahren, das auch als ’thermischer DeNOx-Prozeß’ bekannt ist, wird Ammoniak bei
höheren Temperaturen direkt in das Abgas eingedüst, um NO ohne den Einsatz eines Katalysators zu
N2 zu reduzieren. Für eine maximale NOx-Reduktion ist es notwendig, das Reduktionsmittel an einem
Punkt im Prozess einzudüsen, wo die Temperatur des Abgases im erforderlichen Bereich ist. Für
Ammoniak liegt dieser Bereich zwischen 850 ºC und 1000 ºC; für Harnstoff zwischen 950 ºC und
1100 ºC. Die Gesamtreaktion lautet:
4 NH3 + 4 NO + O2 → 4 N2 + 6 H2O
Für diese Reaktion ist ein Überschuss an Sauerstoff im Abgas notwendig sowie eine Verweilzeit von
0,1 bis 0,4 Sekunden. Die Wirksamkeit in einem nur sehr engen Temperaturfenster ist charakteristisch
für diesen Prozess. [HMIP-95-003]
Die Hauptschritte dieses Gasphasenreaktionsmechanismus sind:
NH 2 + NO
N 2 + H 2 0 (a)
N 2+H+OH (b)
Die Reaktionskette (b), die Radikale erzeugt, ist wichtig, um die Reaktion in Gang zu halten.
Ansonsten würde die Reaktionskette schnell enden. Die Reaktion steht in Konkurrenz zu Reaktionen
von NH2 mit oxidierenden Radikalen (O, OH) zu NO. Diese Konkurrenz erklärt das enge
Temperaturfenster für die SNCR. Bei Temperaturen unterhalb des optimalen Bereichs wird die NOx-
Reduktion beschränkt, weil die Radikale erzeugende Reaktionskette zum Erliegen kommt. Bei
Temperaturen oberhalb des optimalen Bereichs überwiegt sie und es kommt unter dem Strich zu einer
NO-Erhöhung. Additive können - durch Verschiebung des Gleichgewichtes der Reaktionen - den
Temperaturbereich beeinflussen. [HMIP-95-003]
Ammoniak birgt ein Explosionsrisiko und eine sichere Lagerung ist mit finanziellen Auswirkungen
verbunden. [HMIP-95-003]
412 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.2.6 Vergleich der NOx-Minderungsmaßnahmen für Öfen
Technik Vorteile • Nachteile
NOx-arme
Brenner
Begrenzung
der Luftvorwärmung
Abgasrückführung
• Mittlere bis hohe NOx-Reduktion
• Brennstoffverbrauch unverändert
• Keine oder geringe Erhöhung der
Betriebskosten
• Kann einfach sein, ohne oder nur
mit geringen Anlagenkosten
• Mittlere bis hohe NOx-Reduktion
• Hohe Anlagenkosten
• Längere Flamme (?)
• Schlechtere Flammenform (?)
• Reduzierte Flammengeschwindigkeit (?)
• Schlechte/ungleichmäßige
Temperaturverteilung (?)
• Reduzierte Flammenstabitität (?)
• Grosse Brenner (?)
• Schlecht runterzufahren (?)
• Erhöhte Brennstoffkosten
• Effizienzminderung des
Verbrennungssystems
• Reduzierte Flammenstabitität
• Reduzierte Flammengeschwindigkeit,
daher ungleichmäßige (?)
Ofentemperatur
• Mittlere bis hohe NOx-Reduktion • Hohe Anlagenkosten (falls Änderungen
• Vergleichmäßigung der
im Verbrennungssystem notwendig)
Temperaturverteilung (?) • Erhöhte Brennstoff- und
• Mittlere Anlagenkosten (falls keine Elektrizitätskosten
Änderungen im
• Mehr Platz erforderlich (insbesondere,
Verbrennungssystem notwendig) wenn Aufrüstung des
Verbrennungssystems notwendig)
• Reduzierte Flammenstabilität
• Effizienzminderung des
SCR • Hohe NOx-Reduktion
• Verbrennungssystem nicht negativ
beeinflusst
SNCR • Mittlere bis hohe NOx-Reduktion
• Verbrennungssystem nicht negativ
beeinflusst
Bemerkung: Quelle [ETSU-gir-45]
(?) indiziert möglichen oder wahrscheinlichen Effekt
Tabelle D.2-2: Vergleich von NOx-Reduktionsmaßnahmen
(wie in [ETSU-gir-45] berichtet)
Verbrennungssystems
• Sehr hohe Anlagenkosten
• Erhöhte Energie- und Betriebskosten
• Ammoniakschlupf
• Probleme bei Lagerung von Ammoniak
• Empfindlich gegenüber Schwankungen
in Temperatur/Volumenstrom
• Erfordert spezielle Abgastemperatur
• Hohe Anlagenkosten
• Erhöhte Energie- und Betriebskosten
• Ammoniakschlupf
• Probleme bei Lagerung von Ammoniak
(falls nicht Harnstoff verwendet wird)
• Empfindlich gegenüber Schwankungen
in Temperatur/Volumenstrom/
Stöchiometrie
• Erfordert spezielle Ofentemperatur
Stahlverarbeitung 413

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Technik Typische
Bandbreite der
NOx-Reduktion
Anfängliche
Anlagenkosten
(GBP ‘000)
Betriebskosten
(GBP/GJ)
Gesamtkosten für das Verfahren
(GBP ‘000/Jahr für 50 MW Ofen)
2000 3000 4000 5000 6000 8000
h/a h/a h/a h/a h/a h/a
NOx-arme
Brenner
bis zu 97 328 0,0 53,7 53,7 53,7 53,7 53,7 53,7
Begrenzung
n.v. 0,0257 92,5 139 185 231 278 370
der Luftvor-
für 50 %
wärmung
NOx Reduktion
Abgasrück- bis zu 93
75,6
0,098 47,6 65,2 82,9 101 118 153
führung (44,74 15 % FGR) (631)* (0,072)* (129)* (142)* (154)* (167)* (180)* (206)*
SCR bis zu 95
(Typisch 70 - 90)
1100 - 2530 0,0722 205 - 438 218 - 451 231 - 464 244 - 477 257 - 490 283 - 516
SNCR
Bis zu 85 350 - 650 0,0361 69,9 - 119 76,4 - 125 82,9 - 132 89,4 - 138 95,9 - 145 109 - 158
(mit NH3) (Typisch 50 - 60)
Bemerkung: Quelle der Daten [ETSU-45]
n.v. nicht verfügbar und in der Kalkulation als gering angesetzt gegenüber Betriebskosten.
* Zahlen in Klammern beziehen sich auf Fälle, wo Brenner und Regenerator aufgerüstet werden mussten.
NB1 Kosten bei Abgasrückführung bezogen auf 15 % FGR.
Geschätzte Mehrkosten für Brennstoff = 3,2 %
Erhöhte Betriebskosten für Gebläse (bezogen auf regenerative Brenner) = 1,6 % der Brennstoffkosten (0,32 % wenn Brenner/Regeneratoren aufgerüstet wurden.).
NB2 Kosten für Wassereindüsung bezogen auf 15 kg (Wasser)/GJ (Brennstoff):
Geschätzte Mehrkosten für Brennstoff = 11,8 %
Kosten für Wasser nicht eingeschlossen.
Tabelle D.2-3: Geschätzte Kosten für NOx-Reduktionsmaßnahmen für einen 50 MW Ofen
(wie in [ETSU-gir-45] berichtet)
414 Stahlverarbeitung

D.3 ÖLEMULSIONEN
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.3.1 Reinigung und Wiederverwendung von Emulsionen
Während des Betriebes nehmen Walzöle, Schmiermittel usw. Feststoffe, wie Stahlsplitter, Zunder und
Staub auf. Mit zunehmender Verunreinigung beeinflussen diese Störstoffe die Qualität der Produkte
und führen zu Betriebsstörungen. Damit die Emulsionen im geschlossenen Kreislauf gefahren werden
können und um die Standzeit zu verlängern, wird die Kontaminierung genau kontrolliert.
Feststoffe können aus den Emulsionen mittels Schwerkraft in Klärbecken, in Abscheidern,
Maschenfiltern, magnetischen Abscheidern usw. entfernt werden.
In Zentrifugen wird zur Entfernung von Feststoffen die Zentrifugalkraft ausgenutzt. Die verunreinigte
Flüssigkeit wird in einen rotierenden Behälter gegeben und durch die Rotation an die Außenwand des
Behälters gedrückt. Die Feststoffe sammeln sich an der Außenwand und verbleiben im Behälter,
während die Flüssigkeit durch neu einströmende Flüssigkeit ersetzt wird. Wenn die maximale
Beladung des Behälters mit Feststoffen erreicht ist, wird ein automatischer Reinigungsvorgang
aktiviert. Die Zufuhr von verunreinigter Emulsion und die Rotation des Behälters werden gestoppt.
Durch eine interne Kratzvorrichtung werden die Feststoffe von der Wand des Behälters gelöst und
fallen in einen Vorratstrichter. [El-Hindi]
Je nach Korngröße der Feststoffe werden auch Maschenfilter oder Filtrationsmedien (Wegwerfpapier)
verwendet. Die Flüssigkeit wird hierbei durch Schwerkraft, Druck oder Vakuum durch das
Filtermedium, das die Feststoffe aufnimmt, gezwungen.
Trotz Reinigung kann ein teilweises Ausschleusen der Emulsion notwendig sein, um die Qualität zu
erhalten.
D.3.2 Behandlung von verbrauchten Emulsionen/Emulsionsspaltung
Der Teilstrom, der ausgeschleust werden muss, muss vor Ableitung behandelt werden. Diese
Behandlung stellt im Wesentlichen eine Trennung der wässrigen und ölhaltigen Phasen dar. Das
gereinigte Wasser wird abgeleitet. Das abgetrennte Öl oder der ölhaltige Schlamm können, z.B.
thermisch durch Verbrennung, verwertet werden Es gibt diverse Emulsionsspaltverfahren, von denen
jedes aus mehreren Prozessschritten besteht. Die zur Verfügung stehenden Behandlungsverfahren
umfassen:
- Thermisch: Verdampfung und Spaltung mit chemischen Zusätzen.
- Chemisch: Spaltung durch Säure, Spaltung durch Salz, kombinierte Zugabe von
Gerinnungsmitteln und Polyelektrolyten.
- Flotation.
- Adsorption.
- Elektrolytische Verfahren.
- Membranfiltration (Ultrafiltration, Umkehrosmose).
D.3.2.1 Thermische Behandlung/Thermische Emulsionsspaltung/
Verdampfung
Beim thermischen Aufbrechen von Emulsionen wird eine Wärmequelle, z.B. ein internes Heizrohr
oder ein Tauchbrenner verwendet, um die Temperatur der Emulsion zu steigern, so die
Stahlverarbeitung 415

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Verdampfungsrate zu erhöhen und das Wasser auszutreiben. Dieses tritt als Wasserdampf aus; zurück
bleibt eine aufkonzentrierte Ölphase. [El-Hindi]
Die mit Wasserdampf gesättigte Luft wird über Flüssigkeitsabscheider (Koaleszenzabscheider)
geleitet, um in der Luft noch enthaltene Tröpfchen des Kühlmittels zurückzuhalten. Optional kann in
den Abgasstrom ein Kühler mit einer wassergekühlten Kühlschlange eingebaut werden, um das
Wasser als Kondensat zurückzugewinnen. Das so zurückgewonnene Wasser kann zur Auffrischung in
das Emulsionssystem zurückgegeben werden. [El-Hindi]
Das zurückbleibende, aufkonzentrierte Öl wird weiter eingekocht, um noch mehr Wasser auszutreiben.
Durch thermische Spaltung können Emulsionen mit einer Anfangskonzentration von 5 bis 7 % auf 90
% Ölgehalt (10 % Wasser) eingedampft werden. Je mehr Wasser entfernt wird, desto geringer werden
das zu entsorgende Volumen und die Kosten. Mit steigendem Ölgehalt steigt auch die Möglichkeit
einer Verwertung durch Verbrennung. [El-Hindi]
D.3.2.2 Chemische Behandlung von Emulsionen
Beim Spalten mit Säure /Salz wird das emulgierte Öl weitestgehend im Schlamm adsorbiert und wird
nicht als Ölphase abgetrennt. Durch die Zugabe von Säure, Eisen-/Aluminiumsalzen oder
Polyelektrolyten wird die Emulsion destabilisiert, weil die Ladung der Kolloidölpartikel neutralisiert
wird. Das Spalten von Emulsionen mit Säure oder Salzen ist, wegen der großen Mengen an
Neutralisationsschlamm und der Verunreinigung des Abwassers mit Salzen, nicht Stand der Technik.
Säure/Salze können als Nachbehandlung in kombinierten Prozessen eingesetzt werden, wenn nur noch
geringe Ölmengen entfernt werden müssen.
Polyelektrolyte, die in der Ölphase löslich sind (so genannte ‚organische Spalter’, z.B. drei- oder
vierwertige Polyamide), führen während des Spaltprozesses nicht zur Schlammbildung, sondern
liefern eine flüssige Ölphase, die entfernt und verwertet werden kann. Dieser Prozess kann für die
Behandlung von Emulsionen mit hohem Ölgehalt eingesetzt werden (eine gut geeignete
Vorbehandlung, wenn in Kombination mit anderen Prozessen). Polyelektrolyte (oft in Verbindung mit
Absorbens), durch die das emulgierte Öl in Flocken gebunden wird und als Schlamm entfernt werden
kann (Flotation oder Sedimentation), sollten nur bei geringen Ölgehalten (weniger als 300 mg/l)
eingesetzt werden, um den Verbrauch an Flockungsmitteln und das entstehende Schlammvolumen und
damit auch die Kosten zu reduzieren. Wenn eine Kombination von Behandlungsschritten angewendet
wird, kann eine Flotation als Nachbehandlung eingesetzt werden. [Com2 D]
D.3.2.3 Flotation
Flotation ist ein Gravitationsabscheideverfahren, das die unterschiedliche Dichte zweier Medien
ausnutzt. In Becken mit wenig Badbewegung sammelt sich die leichtere Substanz (z.B. Öl) an der
Oberfläche der schwereren Substanz (z.B. Wasser). Auch schwerere Substanzen (z.B. Flocken)
können an der Wasseroberfläche gesammelt werden, wenn sie durch anhaftende Luftblasen leichter
gemacht werden. Die Bläschen müssen kleiner sein als die Flocken, da sie sonst nicht an diesen
haften. Kleine Bläschen werden normalerweise durch gemeinsames Einleiten von unter Druck
stehendem Wasser und Gas (Entspannungsflotation), elektrolytisch (Wasserspaltung in Wasserstoff
und Sauerstoffbläschen) oder durch große Scherkräfte (mechanische Dispergierung von Gas in
Wasser) erzeugt. [Com2 A]
Das Aufbrechen von Emulsionen mittels Flotation beinhaltet normalerweise zwei Schritte: zunächst
chemisches Aufbrechen der Emulsion (durch Zugabe von Säure, Flockungsmitteln und
Polyelektrolyten oder elektrochemisch durch Auflösen der Anode), gefolgt von der Flotation zur
Abtrennung der Flocken und des Wassers. [Com2 A]
416 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Der aufschwimmende Flotationsschlamm (Flotat) wird mechanisch von der Oberfläche entfernt.
Flotationsverfahren können u.a. nach der Art der Erzeugung der Gasbläschen unterschieden werden:
- Entspannungsflotation (Einleiten von luftgesättigtem, unter Druck stehendem Wasser).
- Elektroflotation (elektrolytisches Zersetzen von Wasser mit Bildung von Wasserstoff- und
Sauerstoffbläschen).
- Dispersionsflotation (Erzeugung von Mikrobläschen durch das Eindüsen von Wasser durch ein
Hohlrohr).
Wenn für die Emulsionsspaltung Polyelektrolyte anstelle von Säuren/Salzen eingesetzt werden,
entsteht keine zusätzliche Feststoffmenge. [Com2 D]
D.3.2.4 Adsorption
Adsorption beinhaltet das Anhaften von Ölpartikeln an einem festen oder semifesten
Adsorptionsmittel. Das Adsorptionsmedium kann ein stabiles Feststoffbett (z.B. Aktivkohle), durch
das die Emulsion fließt, sein oder pulverförmige Feststoffe (z.B. Aktivkohle) oder semifeste Flocken
(z.B. Eisenhydroxid), die in der Flüssigkeit verteilt werden. Pulver oder Flocken müssen am Ende
durch Sedimentation, Flotation oder Filtration aus der Flüssigkeit entfernt werden. [Com2 A]
Das mit Öl belastete Adsorptionsmittel muss, wenn es verbraucht ist, entsorgt werden und wie
Schlamm behandelt oder verbrannt werden (in manchen Fällen bei Festbettadsorbern kann es auch
regeneriert werden).
Festbettadsorber und pulverförmige Adsorber sind nur praktikabel bei geringen Ölgehalten, da das
Adsorptionsmittel ansonsten zu schnell verbraucht und das Verfahren somit zu teuer wird. Solche
Adsorber sind als Hauptemulsionsbehandlung nicht gebräuchlich, sondern werden als
Nachbehandlung bei anderen Emulsionsbehandlungsverfahren eingesetzt. [Com2 A]
Eine besondere Art Adsorber sind Koaleszenzabscheider. Diese Filter bestehen aus regelmäßigen oder
unregelmäßigen Maschennetzen oder Keramikfüllungen, die kleine Tropfen dazu bringen, sich zu
verbinden und an der Füllung zu haften. Wenn das gesammelte Ölvolumen steigt, lösen sich (größere)
Öltropfen und bewegen sich an die Oberfläche, von wo sie abgeschöpft werden können.
Koaleszenzabscheider werden gelegentlich als Vorabscheider eingesetzt, um freie Öltröpfchen aus
Emulsionen zu entfernen. [Com2 A]
Beim Einsatz von Adsorbern zur Behandlung von verbrauchten Emulsionen werden große Mengen an
Chemikalien benötigt und beachtliche Mengen an ölhaltigen Schlämmen erzeugt. [Com2 D]
D.3.2.5 Elektrolytische Emulsionsspaltung
Bei elektrolytischer Emulsionsspaltung wird eine Aluminiumanode aufgelöst, die entstehenden
Schlammflocken binden das Öl und schwimmen auf. Um die Abtrennung zu verbessern, können
Polyelektrolyte zugegeben werden; hierdurch erfolgt zusätzlich die Einstellung des pH-Wertes und der
elektrischen Leitfähigkeit.
Das gesamte enthaltene Öl wird als Schlamm entfernt. Es wird keine verwertbare Ölphase erzeugt.
[Com2 D]
D.3.2.6 Ultrafiltration
Eine erfolgreiche Alternative für Emulsionen mit geringem Anfangsölgehalt (< 2 %) ist der Einsatz
von Ultrafiltration (UF), siehe Bild D.3-1, um auf mechanischem Weg Öle oder Seifen abzutrennen.
Stahlverarbeitung 417

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Das Öl wird beim Durchgang durch eine Membran auf molekularem Level abgetrennt. Die Membran
hält Ölmoleküle zurück, während Wassermoleküle ungehindert passieren können. Das durchtretende
Wasser wird ’Permeat’, das zurückbleibende Öl ’Konzentrat’ genannt. Üblicherweise liegt die
Ölkonzentration im Konzentrat unter 25 %, limitierender Faktor ist die Verstopfung der
Membranporen. Wegen der Verstopfung müssen die Filterpatronen der Ultrafiltration regelmäßig
rückgespült werden. [El-Hindi]
Die durchschnittliche Abtrennungsleistung einer UF in Bezug auf normales Industriewasser beträgt ca.
40 l/h pro m 2 Filterfläche. [EUROFER HR]
Supporting tube = Trägerrohr
Concentrate = Konzentrat
Bild D.3-1: Prinzip der Ultrafiltration
[Fichtner]
Water = Wasser
D.3.3 Absaugung von Ölnebeln/Emulsionsdämpfen und
Ölabscheidung
Emulsionsdämpfe von Walzgerüsten werden abgesaugt und über Abscheider gereinigt. Es werden mit
Blechen und Prallplatten ausgerüstete Abscheider oder Maschenpolster zur Abtrennung des Öls aus
der abgesaugten Luft und in manchen Fällen auch Elektrofilter verwendet. Der Wirkungsgrad der
Abscheidung beträgt > 90 %.
D.4 BASISCHE ENTFETTUNG
D.4.1 Einsatz von Entfettungskaskaden
� Es wurden keine Informationen eingereicht.
D.4.2 Vorentfettung mit heißem Wasser
(Entfetten mit heißem Wasser (60–80 o C) kann 99 % des Öls entfernen.)
� Es wurden keine weiteren Informationen eingereicht.
D.4.3 Instandhaltung und Reinigung der Entfettungsbäder
Hohe Ölgehalte machen Entfettungslösungen unbrauchbar. Daher werden Reinigungsmaßnahmen zur
Verlängerung der Standzeit durchgeführt. Die folgenden Methoden werden eingesetzt:
418 Stahlverarbeitung

D.4.3.1 Mechanische Reinigung
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Schlamm, eine Mischung aus Öl, anderen Verunreinigungen und verbrauchtem Entfetter, sammelt sich
am Boden von Entfettungsbädern und kann mit Kratzern entfernt werden. Schwebstoffe können
durch Sedimentation in Schwerkraftabscheidern entfernt werden.
Da die Emulsionen, die von den Entfettungsmitteln und den Ölen/Fetten von der Metalloberfläche
gebildet werden, in der Regel instabil sind, schwimmt das Öl/Fett nach einiger Zeit in den ruhigen
Zonen des Bades auf. Solche ruhigen Zonen können durch das Design des Entfettungsbeckens
geschaffen werden oder wenn dies nicht möglich ist, z.B. wenn die Entfettungslösung gesprüht wird,
durch die Installation eines Extratanks, in dem sich das Öl/Fett absetzen kann, realisiert werden. Das
aufschwimmende Öl/Fett wird durch Abschöpfer, Ablaufrinnen usw. entfernt.
Mit diesen Methoden, die einfach die Schwerkraft ausnutzen (Abtrennzeit: einige Stunden), kann die
Standzeit von Entfettungsbädern auf das 2- bis 4-fache verlängert werden. Der abgezogene Schlamm
enthält Öl, Fett, Entfettungsmittel, Zunder, Rost, Staub etc. und wird normalerweise deponiert.
[ABAG], [Fichtner]
Eine effektivere Abtrennung wird durch den Einsatz von Zentrifugen oder Hydrozyklonen, die Öl
und Wasser innerhalb von Sekunden trennen, erzielt. Sehr kleine Öl- und Fetttröpfchen werden
leichter abgetrennt; die ölreiche Phase enthält nur 5 - 10 % Wasser und der unerwünschte Austrag von
Entfettungschemikalien wird vermieden. Die Standzeit von Entfettungsbädern kann so bis zu 16-fach
verlängert werden. [ABAG]
D.4.3.2 Magnetabscheider / Magnetfilter
Magnetabscheider können eingesetzt werden, um die Mischung aus feinen Eisenteilchen und Öl aus
Entfettungsbädern zu entfernen.
� Es wurden keine weiteren Informationen eingereicht.
D.4.3.3 Adsorption von Tensiden und Öl (Fällung gefolgt von Filtration)
� Es wurden keine Informationen eingereicht.
D.4.3.4 Membranfiltration
Bei Mikro- und Ultrafiltration (siehe auch Bild D.3-1: Prinzip der Ultrafiltration) wird die
Entfettungslösung durch Membranen gepumpt (3 - 8 bar) in denen Öl, Fett und verbrauchte Tenside
aufgrund ihrer Molekülgröße zurückgehalten werden. Zum Schutz der Membranen wird die
Entfettungslösung in Absetzbecken oder durch andere Verfahren vorher von Feststoffen gereinigt.
Mikro- und Ultrafiltration verlängern die Standzeit von Entfettungsbädern um das 10- bis 20-fache.
[ABAG]
Bild D.4-1 zeigt das Fließschema einer solchen Filtrationsanlage. Im Normalbetrieb wird die
Entfettungslösung aus dem Bad in einen Standardplattenfilter gepumpt, wo alle Feststoffe entfernt
werden. Das Filtrat kommt dann in einen Vorratsbehälter, auch als Rückführungsbehälter bekannt. Der
Kessel enthält die konzentrierte Entfettungslösung. [Sprang-IG-97]
Stahlverarbeitung 419

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Water tank = Wassertank
Circulating pump = Zirkulationspumpe
Demineralisiering plant = Demineralisierungsanlage
Decant = Abschlämmung
Heat exchanger = Wärmetauscher
Process vessel = Prozesskessel
Water heater = Wassererhitzung
Waste water = Abwasser
Demineralised water tem. = Temperatur des demineralisierten Wassers Plate filter = Plattenfilter
Optional 2nd membrane = Optionale 2te Membran
Pump = Pumpe
Ceramic membrane = Keramikmembran
Degreasing tank = Entfettungsbad
Bild D.4-1: Beispielhaftes Fließschema für die Filtration von Entfettungslösungen mittels
Keramikmembran
[Sprang-IG-97]
Eine zweite Pumpe zwingt die Entfettungslösung mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck
(ungefähr 2,5 bar) durch die Membransektion. Das freie Öl und das durch Tenside gelöste Öl werden
durch die Membran herausgefiltert, während die klare Flüssigkeit und die freien Tenside
hindurchströmen und ins Entfettungsbad zurückgeführt werden. So wird anfallendes Öl während des
normalen Betriebes entfernt. Die Entfettungslösung wird über den Vorratsbehälter im Kreis gefahren
und mit der Zeit steigt die Ölkonzentration. Ist die Ölkonzentration hoch genug, wird die Einheit
abgeschaltet und die Flüssigkeit im Vorratsbehälter kann sich absetzen (Öl und Wasser). Nach einiger
Zeit wird ein Zwei-Stufen-Prozess eingeleitet. Zunächst wird das Öl vom Wasser getrennt. Um die
aktiven Tenside, eine Basiskomponente des Entfettungsbades, zurückzugewinnen, wird im zweiten
Schritt ein Thermoschock eingesetzt. Durch diesen Schock setzen die Tenside noch eingeschlossenes
Öl frei, das sich in einer zweiten Phase absetzt. Die Abtrennung ist sehr effektiv und hochwertiges Öl
wird zurückgewonnen. [Sprang-IG-97]
D.4.4 Behandlung von verbrauchten Entfettungsbädern
Obwohl Entfettungsbäder gereinigt werden und die Entfettungslösung über einen gewissen Zeitraum
im Kreis gefahren/wiederverwendet werden kann, müssen Entfettungsbäder irgendwann entsorgt oder
Teilströme kontinuierlich ausgeschleust werden, um die Entfettungsqualität aufrechtzuerhalten. Zur
Reduzierung der Ölbelastungen können dieselben Maßnahmen, wie beim Brechen und Spalten von
Emulsionen beschrieben, angewendet werden (siehe vorheriges Kapitel).
Der anfallende ölhaltige Abfall kann je nach Ölgehalt verwertet werden, z.B. durch Verbrennung. Das
Filtrat oder die bereits entölte Wasserphase wird in der Abwasserbehandlung weiter gereinigt (siehe
folgendes Kapitel D.4.5).
420 Stahlverarbeitung

D.4.5 Behandlung von basischem Abwasser
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Teilströme aus der Entfettungsbadreinigung, Spülwasser aus der elektrolytischen Entfettung und
Abwasser vom Dressiergerüst, das nicht im Walzwerk wiederverwendet werden kann, müssen vor
einer Ableitung behandelt werden. Diese Abwässer werden normalerweise mit Kalk oder HCl
neutralisiert, gefiltert und abgeleitet. Der Schlamm wird in Filterpressen entwässert und deponiert.
D.4.6 Erfassung und Behandlung von Dämpfen aus
Entfettungsbädern
Dämpfe, die beim Entfetten entstehen, werden mit den üblichen Einrichtungen, wie geschlossenen
Entfettungstanks, Absaughauben usw., erfasst und abgesaugt. Die abgesaugte Luft wird mittels
Nebelabscheider gereinigt. Die Abscheidung basiert auf der Trägheit der Masse. Partikel (flüssig oder
fest) mit einer gewissen Masse und Geschwindigkeit tendieren dazu ihre Richtung beizubehalten.
Wenn sie auf Hindernisse stoßen, werden sie aufgrund ihrer Trägheit vom Trägergasstrom getrennt.
Die Hindernisse werden durch einfache Wände, Füllungen (Drahtmaschen), Labyrinte usw. gebildet.
[Com-CC-2]
D.5 BEIZEN
D.5.1 Betrieb von offenen Beiztanks
Der Chlorwasserstoffgehalt in der Gasphase über einem Salzsäurebeizbad hängt zum größten Teil von
der Badtemperatur und von der Konzentration ab und ist durch das thermodynamische Gleichgewicht
und den Dampfdruck der Säure bestimmt.
Temperature [ºC]
70
60
50
40
30
20
10
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18
HCl mass content [ % ]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
HCl concentration [ g/l ]
Mass content = Massengehalt Concentration = Konzentration
Bild D.5-1: Begrenzungskurve für den Betrieb von offenen Beiztanks
[VDI-RL-2579], [Galv-BAT-E]
Stahlverarbeitung 421

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Bild D.5-1 zeigt die Begrenzungskurve für den Betrieb offener Salzsäurebeiztanks, wie in [VDI-RL-
2579] 1 vorgegeben.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Chlorwasserstoff-Emissionen aus den Beizbädern unter 10 mg/m 3
liegen, wenn der Betriebspunkt (Temperatur und Konzentration der HCl) im schattierten Bereich des
Diagramms liegt. [VDI-RL-2579] Durch genaue Kontrolle der Prozessparameter (Temperatur,
Konzentration) und durch Sicherstellung, dass die Badparameter innerhalb der vorgegebenen Grenzen
liegen, können Dampfabsaugeinrichtungen und Abscheidesysteme überflüssig werden.
Während des Betriebes steigt die Konzentration an Eisenchlorid im Beizbad. Dies verstärkt den
Beizeffekt. Gleichzeitig beeinflusst Eisenchlorid in der Salzsäure den Dampfdruck der Säure genauso,
als wenn die Konzentration der Säure erhöht wird. Verglichen mit einer 10%igen Säurelösung zeigt
eine Beizsäure mit 1 % HCl und 6 % Eisen bei 140 °F (60 o C) den 5fachen Dampfdruck. [Esco 3]
Daher muss bei der Bestimmung des optimalen Betriebsbereiches hinsichtlich der
Emissionsreduzierung die Eisenchloridkonzentration berücksichtigt werden.
Ein anderer Aspekt, der die Menge des Säuredampfes über dem Beizbad beeinflusst, ist die
Luftbewegung über dem Bad. Unter der Annahme, dass die Luft über dem Beizbad absolut stillsteht,
käme die Verdampfung aus der Säure zu einem Halt, sobald das durch den Dampfdruck bestimmte
Gleichgewicht erreicht ist. Ein mehr oder weniger starker und konstanter Luftzug über dem Beizbad
trägt den Säuredampf fort und hält den Verdampfungsprozess in Gang. Die Konsequenz ist nicht nur
ein erhöhter Säureverbrauch, sondern auch eine erhöhte Säureemission. Die Luftbewegung und - im
Falle von Absaugsystemen - die Absaugrate sollten daher so gering wie möglich gehalten werden.
D.5.2 Erfassung der Emissionen aus Beiztanks
Zur Erfassung von Luftemissionen aus Beizbädern und/oder anderen Prozessbädern stehen eine Reihe
von unterschiedlichen Designs und Techniken zur Verfügung. Bild D.5-2 zeigt eine Auswahl
verschiedener Absaugsysteme, wie sie bei konventionellen offenen Beiztanks eingesetzt werden.
Je offener und je weiter entfernt die Absaugeinrichtung von der eigentlichen Emissionsquelle ist, desto
kleiner ist die Erfassungsrate und desto größer müssen die abgesaugten Volumina sein, um einen
akzeptablen Wirkungsgrad der Erfassung zu erzielen. Decken- und Wandabsaugungen sind in der
Regel einfacher zu installieren und billiger, führen aber zu großen Volumenströmen, großen Absaug-
und Abscheideeinrichtungen. Darüber hinaus dienen das Gebäude selbst und das Dach als
Sammelhauben für Säureemissionen und verschleißen dementsprechend schnell. Dies gilt auch für alle
Anlagenteile, Kräne und Hebevorrichtungen in der Nähe der Beiztanks und im Gebäude.
Rand- und Querabsaugungen sind so angelegt, dass nur der Raum über dem Beizbad abgesaugt wird,
und führen so zu viel geringeren Volumenströmen.
Diskontinuierliche Prozesse erfordern normalerweise offene, leicht zugängliche Tanks, um die
Werkstücke ins Bad zu tauchen und herauszuheben. Daher sind hier nur die erstgenannten
Maßnahmen anwendbar.
Die effektivste Art der Erfassung von Emissionen von Beizbädern sind jedoch vollständig
geschlossene/verschlossene Tanks, wie in Bild D.5-3 gezeigt. Diese Tanks können bei
kontinuierlichen Prozessen (z.B. Beizen von Band und Draht) eingesetzt werden, wo der Stahl/Draht
durch eine schmale Öffnung in den Beiztank geleitet wird. Die Tanks werden unter leichtem
Unterdruck gehalten, um ein Austreten von Dämpfen zu vermeiden.
1 VDI-Richtlinie zur Reinhaltung der Luft für Feuerverzinkereien, (VDI Verein Deutscher Ingenieure)
422 Stahlverarbeitung

A
C
AIR FLOW
Luftstrom
Flansch
AIR FLOW
FLANGE Luftstrom
TANK
Tank
Tanks TANKS
EXHAUST
Abzug
SLOTS
Schlitze
EACH
an
SIDE
jeder Seite
CRANE
Kran
A: Dachabsaugung B: Wandabsaugung
C: Randabsaugung D: Seiten-/Querabsaugung
Bild D.5-2: Verschiedene Absaugsysteme
basierend auf [Stone]
STEEL Stahl
Stahl STEEL
Luft AIR
Luft AIR
AIR FLOW
Luftstrom
EXHAUST
Absaugleitungen
SUCTION
jeweils
DUCTS
ANY
an
TWO
beiden
OPPOSITE
Seiten
SIDES
Bild D.5-3: Bauweisen geschlossener Beiztanks
[ESCO x]
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Stahlverarbeitung 423
B
D
AIR Luftstrom FLOW
AIR Luftstrom FLOW
PUSH Blasluft AIR
SUPPLY -zufuhr
Tanks TANKS
CRANE Kranweg TRAVEL HOOD Haube
TANK
Tank
EXHAUST Abluft AIR
Luft AIR
EXHAUST Abluft AIR
AIR Luft
Kran CRANE
EXHAUST Abzug
EXHAUST Abzug

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.5.3 Abscheidetechniken für Säuregase, Dämpfe und Aerosole
aus Beizen (und Säureregeneration)
Nasswäschersysteme werden eingesetzt, um Säuregase, Aerosole oder Dämpfe aus dem Abgas zu
entfernen. Die Gase oder Flüssigkeiten werden durch intensiven Kontakt mit dem Waschmedium von
diesem absorbiert. Absorptionssysteme arbeiten mit Wasser oder nichtwässrigen Waschmedien. Die
Auswahl des geeigneten Waschreagenzes hängt dabei von den Eigenschaften des abzuscheidenden
Schadstoffes ab.
Wasser eignet sich zur Absorption von löslichen Säuren, wie Salzsäure und Flußsäure, und auch für
Ammoniak. Alkalische Lösungen eignen sich für weniger lösliche, saure Gase, wie Schwefeldioxid,
Schwefelwasserstoff und Chlor. [Martin]
Gasabsorber benötigen eine große Flüssigkeit/Gas-Kontaktfläche über die die Absorption stattfinden
kann. Diese wird normalerweise durch mit Flüssigkeit beschichtetes Füllmaterial oder durch Tropfen-
/Blasenbildung erzielt. Außerdem muss neues Absorbens nachgeliefert werden können, um die
Absorptionsgeschwindigkeit hoch zu halten.
Die Größe der Kontaktfläche und der Konzentrationsgradient (Antriebskraft für die Reaktion) sind
wichtige Designparameter für die Gasabsorption. Die Reaktionsfläche wird durch das Füllmaterial
oder die Tröpfchengröße bestimmt. Gas- und Flüssigkeitsvolumenfluss und der Druckverlust über den
Absorber beeinflussen den Reaktionsantrieb, den Wirkungsgrad und in einigen Fällen auch die
Reaktionsfläche (Tröpfchenbildung). In den folgenden Abschnitten werden die Nasswäschersysteme,
die zur Reinigung von Abgas aus Säurebeizen verwendet werden, beschrieben.
Füllkörperwäscher (Bild D.5-4) bestehen im Wesentlichen aus einem Füllkörperbett auf Stützgittern,
Vorrichtungen zur Flüssigkeitsverteilung, Ein- und Ableitungen für Gas und Flüssigkeit und einem
Nebelabscheider.
Bild D.5-4: Funktionsprinzip eines Füllkörperwäschers
[ESCO 2]
Air in = Lufteintritt
Packing support = Träger für die Füllung
Packing = Füllung
Water header = Wasserverteiler
Demister = Nebelabscheider
Air out = Luftaustritt
Water in = Wassereinlass
Circulating pump = Zirkulationspumpe
Acid out = Säureaustrag
Das Waschwasser wird üblicherweise von oben auf die Füllkörper gegeben und fließt infolge der
Schwerkraft über die Füllkörper nach unten, während das Gas von unten in den Wäscher geleitet und
auf dem Weg nach oben durch die Füllkörper gewaschen wird. Bei diesem Gegenstrom-Design ist das
Gas mit der größten Schadstoffkonzentration in Kontakt mit dem am meisten verunreinigten
Waschwasser und das saubere Abgas mit dem sauberen Waschwasser. Andere Bauweisen, bei denen
424 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Flüssigkeit und Gas in die gleiche Richtung oder quer zueinander strömen, sind ebenfalls möglich.
[ESCO 2]
Um einen gleichmäßigen Fluss und guten Kontakt von Luft und Wasser zu erzielen, muss das Wasser
gleichmäßig über die Füllung verteilt werden. Dies geschieht über Verteilerköpfe mit Sprühdüsen. Um
den Fluss des Gases durch das gesamte Füllbett zu gewährleisten, wird dieses durch
Stützvorkehrungen gehalten. Diese Stützen müssen offen genug sein, damit das Wasser und die Luft
ohne großen Druckverlust hindurchströmen können, aber stark genug, um die Füllung zu halten, auch
wenn sie belastet und mit Wasser gefüllt ist. [ESCO 2]
Ein Nachteil von Füllkörperwäschern ist ihr hoher Wasserbedarf. Um richtig funktionieren zu können,
benötigen sie etwa 200 gpm Wasser für 20000 cfm Luft (dies entspricht 1,34 l/m 3 ). Daher arbeiten die
meisten Füllkörperwäscher mit einer Rezirkulationspumpe, die - anstelle von Frischwasser - das
Wasser vom Boden des Wäschers wieder nach oben pumpt. Ein kleiner Anteil von Frischwasser wird
kontinuierlich zugegeben, um die aus der Luft entfernte Säure mit dem Überlauf abzuführen. Die
Nachteile dieses Verfahrens sind: [ESCO 2]
• Die Pumpe muss gewartet werden.
• Das Wasser, das von oben auf den Wäscher gegeben wird, ist bereits kontaminiert, so dass die
Vorteile eines Gegenstromwäschers nicht mehr gegeben sind.
• Im Wasser enthaltener Schmutz wird zurückgepumpt auf die Füllung, wo er sich absetzen und die
Verteilerköpfe verstopfen kann. [ESCO 2]
Im Vergleich zu Plattenwäschern erzeugen Füllkörperwäscher einen großen Volumenstrom schwach
konzentrierter Säure.
Höhere Wirkungsgrade können in Füllkörperwäschern durch Erhöhung der Bauhöhe erzielt werden.
[ESCO 2]
Die Stärke von Füllkörperwäschern ist ihre einfache Bauweise, ihre Unempfindlichkeit gegenüber
schlechter Installation und ihre Fähigkeit, große Schwankungen im Gasvolumenstrom verarbeiten zu
können. Dennoch, zur Aufrechterhaltung des Designwirkungsgrades eines Füllkörperwäschers (im
Gegensatz zum einfach-in-Betrieb-halten, wobei das Abgas einfach nur hindurchströmt) bedarf es
einer sorgfältigen Instandhaltung, um die Zirkulationspumpe in Gang, die Wasserverteilung
gleichmäßig und die Füllung sauber zu halten. [ESCO 2]
Konventionelle Füllkörperwäscher sind vertikale Türme, in denen die Luft von unten nach oben strömt
und das Wasser von oben nach unten. Eine Variante sind Querstromwäscher (Bild D.5-5). In ihnen
fließt das Abgas horizontal durch die Füllung, während die Waschflüssigkeit von oben nach unten,
quer zum Gasstrom fließt. Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie beim konventionellen Wäscher;
eine Zirkulationspumpe wird weiterhin benötigt, um die Füllung nass zu halten. [ESCO 2]
Vorteile von querdurchströmten Wäschern sind die geringere Bauhöhe und die Tatsache, dass die
Rohrleitungen für gewöhnlich einfacher und billiger sind als bei vertikalen Wäschern. Allerdings ist
der Wirkungsgrad querdurchströmter Wäscher bei der Entfernung von löslichen Gasen geringfügig
schlechter als bei vertikalen Gegenstromwäschern. [ESCO 2]
Eine Weiterentwicklung des Querstromwäschers bedient sich des Mehrstufen-Waschprinzipes von
Plattenwäschern. Mehrere Füllkörperpackungen, jede mit einem eigenen Wasserkreislauf, werden
hintereinander geschaltet. Die Packungen sind eher strukturiert (geordnet) als unregelmäßig. Diese
weiterentwickelten Wäscher haben einen hohen Druckabfall und werden derzeit nicht bei Beizanlagen
eingesetzt. Einfache Querstromwäscher mit unregelmäßiger Füllung sind hingegen weit verbreitet.
[ESCO 2]
Stahlverarbeitung 425

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Air in = Lufteinlass
Packing = Füllung
Water in = Wassereinlass
Demister = Nebelabscheider
Air out = Luftaustritt
Circulating pump = Zirkulationspumpe
Acid out = Säureaustrag
Bild D.5-5: Funktionsprinzip eines querdurchströmten Füllkörperwäschers
[ESCO 2]
Plattenwäscher (Bild D.5-6) bestehen aus einem vertikalen Turm mit verschiedenen horizontalen,
perforierten Plattformen (Siebplatten). Dicht über den Öffnungen in den Platten sind Prallbleche
angebracht. Die Waschflüssigkeit wird oben in den Wäscher geleitet und fließt über die einzelnen
Bleche. Das zu reinigende Gas wird von unten in den Wäscher geleitet und strömt durch die Löcher der
Platten nach oben. Die Geschwindigkeit des Gases ist ausreichend, um das Auslaufen der
Waschflüssigkeit zu verhindern. [Martin]
Bild D.5-6: Funktionsprinzip eines Plattenwäschers
[ESCO 2]
Air in = Lufteinlass
Downcomer pipes = Fallrohre
Plates = Platten
Demister = Nebelabscheider
Air out = Luftaustritt
Water in = Wassereinlass
Acid out = Säureaustrag
Der Wirkungsgrad der Absorption kann durch eine Erhöhung der Plattenanzahl (Vergrößern der
Bauhöhe) und durch eine Steigerung der Durchflussrate der Waschflüssigkeit erhöht werden. [Martin]
426 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Da das Wasser auf jeder Platte stehende Pfützen bildet, wird nur ein geringer Wasserfluss für
effektiven Kontakt benötigt. Ein gewisser Wasserstrom ist notwendig, um die gelösten Schadstoffe
auszuschleusen und einen gewissen Flüssigkeitsverlust durch die Öffnungen (aufgrund von
Oberflächenspanungseffekten) auszugleichen. Im Allgemeinen sind bei diesen Wäschern
Zirkulationspumpen unnötig. Außerdem arbeiten sie im echten Gegenstrom. [ESCO 2]
Plattenwäscher sind einfach und enthalten keine beweglichen Teile, aber erfordern eine sorgfältige
Installation, um sicherzustellen, dass die Platten horizontal sind, und um einen gleichmäßigen Fluss zu
gewährleisten. [ESCO 2] Sie sind anfällig für Verstopfen und Anbacken und eignen sich nicht für
schäumende Flüssigkeiten. [Martin]
Die Vorteile von Plattenwäschern liegen in ihrem geringen Instandhaltungsaufwand und ihrem
(geringen) Durchlaufwasserstrom, der hochkonzentrierte Lösungen erzeugt, die sich zur Rückführung
in den Beiztank eignen. Allerdings ist die Installation aufwendig (Ausrichtung der Platten), und die
Wäscher können nur begrenzte Schwankungen im Volumenstrom verkraften. [ESCO 2]
Um den Auslegungswirkungsgrad bei einem Plattenwäscher aufrechtzuhalten, bedarf es lediglich
eines ausreichenden Wasserflusses auf die oberste Platte und eines Gasvolumenstroms innerhalb der
vorgesehenen Bandbreite. Die berichteten Wasserverbräuche lagen zwischen 0,06 und 0,13 l/m 3 .
[ESCO 2]
Schlüsselelemente von Wäschern – wie oben gezeigt – sind Nebelabscheider (Tröpfchen-
/Flüssigkeitsabscheider). Diese stellen sicher, dass die aus dem Wäscher austretende Luft von
jeglichen Wassertropfen frei ist. [ESCO 2]
Nebelabscheider arbeiten alle nach dem Prinzip, dass Luft die Richtung schneller ändern kann als
Wassertropfen. Die Luft wird durch Kanäle oder Gänge mit vielen Richtungswechseln geleitet; die
Wassertropfen setzen sich an der Oberfläche ab, wo sie sich zu größeren Tropfen vereinigen, die zu
schwer sind, um mit der Luft ausgetragen zu werden. [ESCO 2]
Es gibt zwei Hauptbauarten von Nebelabscheidern: mit gewirkten Netzwerken (knitted mesh) und mit
Zickzack-Prallblechen (chevron baffles).
Nebelabscheider mit Netzwerken sind einfach zu installieren und zu handhaben und trennen das
Wasser durch Agglomeration an feinen Kunststofffasern ab. Nachteilig ist, dass sie auch Staub
abscheiden und die feinen Kunststofffasern mit der Zeit verschleißen. Am Ende (nach 3 bis 5 Jahren)
verstopfen abgeschiedener Staub und Faserabrieb den Nebelabscheider und er muss ersetzt werden.
[ESCO 2]
Nebelabscheider mit Prallblechen bestehen aus einem Satz von parallelen, S-förmigen, dünnen Platten,
durch die das Abgas geleitet wird; das Wasser wird durch Kontakt mit den Platten abgeschieden.
Diese Art von Abscheidern ist unempfindlich gegen Verstopfen und hat eine fast unbegrenzte
Standzeit. [ESCO 2]
Beide Bauarten entfernen über 99,99 % der im Wäscher erzeugten Tröpfchen. [ESCO 2]
In einem Dampfabscheider (siehe Bild D.5-7) wird die Luft mit geringer Geschwindigkeit durch ein
kompaktiertes Faserbett geleitet. Dabei treffen die Tröpfchen auf die Fasern, agglomerieren und
werden letztendlich so groß, dass sie, der Schwerkraft folgend, herausfließen. Da diese Filter auch
Staub aus der Luft abscheiden, ist von Zeit zu Zeit ein Waschzyklus zur Reinigung notwendig. Jedoch
verbraucht dieser Filter im Gegensatz zu Füllkörper- und Plattenwäschern, die normalerweise
kontinuierlich einige Gallonen pro Minute Wasser verbrauchen, lediglich 30 - 50 Gallonen/Tag
(entsprechend 114 – 190 Liter/Tag) für Spülvorgänge, und dieses Wasser kann in den Beiztank
zurückgeführt werden (‚abwasserfreier’ Wäscher). [ESCO 2]
Stahlverarbeitung 427

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Acid fumes in = Eintrag der Säuredämpfe
Clean air = gereinigte Luft
Filter box = Filterkasten
Bild D.5-7: Funktionsprinzip eines Dampffilters
[ESCO 2]
D.5.4 Beizen mit Salzsäure
Recovered Acid = zurückgewonnene Säure
Rinse water (occasional) = Spülwasser (gelegentlich)
Fan = Gebläse
Bei Salzsäurebeizen sind Füllkörper- und Plattenwäscher weit verbreitete und geeignete
Abgasreinigungseinrichtungen, jedoch haben Plattenwäscher den Vorteil, dass sie geringe Mengen an
relativ stark konzentrierter Säure erzeugen, die in den Beiztank zurückgeführt werden kann. So wird
Säure zurückgewonnen, die ansonsten verloren wäre und entsorgt werden müsste. Hierdurch werden
auch die Entsorgungskosten reduziert. [ESCO 2]
Ein Problem, das manchmal bei HCl-Beizen auftritt ist die Bildung von Aerosolen. Dies sind sehr
feine Flüssigkeitströpfchen, die sich wie ein Gas verhalten jedoch bereits Flüssigkeit sind. Sie
passieren konventionelle Wäscher ungehindert. Die Entstehung solcher Aerosole ist nicht genau
geklärt, aber sie scheinen sich zu bilden, wenn das Abgas der Beizlinie sehr warm ist und plötzlich
gekühlt wird (z.B. durch Vermischung mit anderen, kälteren Luftströmen). Dies passiert
normalerweise nur in Hochtemperatur-Bandbeizanlagen, die sehr dichte Badabdeckungen haben, oder
in Säureregenerationsanlagen. [ESCO 2]
Die Prozessbedingungen sollten so gewählt werden, dass eine HCl-Aerosolbildung vermieden wird.
Ist dies nicht möglich, so ist die Installation von Sprühzonen oder der Einsatz von
Hochenergiewäschern (wie z.B. Venturiwäschern), ein Kühlwäscher oder ein Agglomerationsfilter
notwendig. [ESCO 2], [Rituper-93]
Füllkörperwäscher erzielen HCl-Emissionen von unter 10 mg/m 3 [Rituper-93]
D.5.5 Beizen mit Schwefelsäure
Schwefelsäurebeiztanks emittieren keine Säuredämpfe, jedoch erzeugen sie sehr feine Tröpfchen –
von fast Aerosolgröße. Diese Tröpfchen entstehen durch das Zerplatzen von feinen
Wasserstoffbläschen, die beim Beizprozess durch Reaktion der Säure mit dem Stahl des Beiztanks
entstehen. Die Tröpfchen bilden den Säurenebel, der in der Nähe von Schwefelsäurebeizbädern
gerochen werden kann. [ESCO 2]
428 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Die Tröpfchen sind nicht fein genug, um echte Aerosole zu sein, aber sie sind fein genug, um in
konventionellen Tröpfchenabscheidern nicht abgeschieden zu werden. Eine Abscheidung dieser
Tröpfchen erfolgt auf rein mechanischem Weg – die Säuretröpfchen müssen auf eine Oberfläche
treffen und dort agglomerieren, bis sie groß genug sind, um sich von der Luft zu trennen. Füllkörper-
und Plattenwäscher sind hierfür erfolgreich eingesetzt worden, und Querstrom-Wäscher sind genauso
effektiv wie vertikale Gegenstromwäscher. Ein anderer Abscheider, der erfolgreich für
Schwefelsäureabtrennung eingesetzt wurde, ist der Dampffilter. [ESCO 2]
Eine Kombination von Intensivsprühzone und Tröpfchenabscheider (Nebelabscheider) erzielt H2SO4-
Emissionswerte von 5 – 10 mg/m 3 . [Rituper]
D.5.6 Elektrolytisches Beizen
� Es wurden keine Informationen eingereicht.
D.5.7 Beizen mit Mischsäure
Edelstahl wird in einer Mischung aus Salpetersäure und Flußsäure gebeizt. Salpetersäure ist eine
Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt, während Flußsäure (HF) ein Gas (wie HCl) ist; daher emittieren
Mischsäurebeiztanks Dämpfe. Darüber hinaus emittieren sie Tröpfchen, die durch das Zerplatzen von
Stickstoffoxidblasen entstehen. Jedoch sind diese Tröpfchen nicht so fein wie die
Schwefelsäuretropfen beim Beizen von Kohlenstoffstahl, und sie stellen ein kleineres Problem dar.
[ESCO 2]
Salpetersäuredämpfe sowie Flußsäuredämpfe und –tröpfchen können leicht mittels Füllkörper- oder
Plattenwäscher unter Einsatz von geringen Wassermengen abgeschieden werden. [ESCO 2] Sollten
jedoch Aerosole vorhanden sein, kann für eine effektive Aerosolabscheidung eine intensive Sprühzone
notwendig sein. [DFIU]
NOx-Gase sind jedoch nicht leicht zu entfernen, da sie keine hohe Löslichkeit in Wasser haben (siehe
Kapitel D.6.8.3 – D.6.8.5 für NOx-Minderungsmaßnahmen). [ESCO 2]
Ein Problem, das bei HF-Wäschern auftreten kann, sind Anbackungen, die durch Ablagerung von
unlöslichen Kalziumfluoriden entstehen. Diese entstehen durch Reaktion von hartem
(kalziumhaltigem) Wasser mit der Flußsäure und können die Absorberfüllung, Auslaufrohre, Fallrohre
oder Rezirkulationsleitungen verstopfen. Die beste Möglichkeit, dies zu verhindern, ist die Installation
eines Wasserenthärters zur Entfernung von Kalzium aus dem Waschwasser. [ESCO 2]
D.5.8 NOx-Minderungsmaßnahmen für das Beizen mit
Mischsäure
Beim Beizen von Edelstahl mit Mischsäure reagiert die Salpetersäure mit dem Metall oder mit den
Metalloxiden und wird zu salpetriger Säure (HNO2) reduziert, die wiederum im Gleichgewicht steht
mit einer Mischung aus Stickoxiden.
2 HNO2 � NO2↑ + NO↑ + H2O
Im Falle von diskontinuierlichen Beizprozessen (z.B. bei Edelstahlrohren) wird bei Raumtemperatur
gebeizt. Diskontinuierliche Prozesse verwenden normalerweise offene Tanks, bei denen durch
geringere Temperaturen und längere Beizzeiten (z.B. 60 – 90 Minuten) die Emissionsrate an NOx-
Dämpfen reduziert wird.
Stahlverarbeitung 429

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Das Beizen von Band, Blechen oder Draht, wenn kontinuierlich durchgeführt, erfordert höhere
Säuretemperaturen, um ein effektives Beizergebnis in kurzer Zeit (normalerweise 2 - 4 Minuten) zu
erzielen. Im Folgenden werden die zur NOx-Unterdrückung und -minderung zur Verfügung stehenden
Maßnahmen beschrieben.
D.5.8.1 NOx-Unterdrückung durch Eindüsen von Wasserstoffperoxid (oder
Harnstoff)
Die Reaktion von Wasserstoffperoxid (H2O2) und NOx findet in der flüssigen Phase statt, in der NOx
mit Wasser zu salpetriger Säure reagiert (HNO2).
HNO2 ist relativ instabil und zersetzt sich sogleich zu NO2, NO und H2O. Das NOx würde aus dem
Prozess emittiert werden, jedoch in Anwesenheit von H2O2 oxidiert das HNO2 schnell zum stabileren
HNO3. So wird die Rückreaktion und Emission von NOx vermieden. Dieser Vorgang wird durch die
folgenden chemischen Reaktionen beschrieben:
NO2
4NO2 (g) � N2O4 (g) N2O4 (fl)
N2O4 (fl) + H2O� HNO2 + HNO3
HNO2 + H2O2 � HNO3 + H2O
ie 2NO2 + H2O2 � 2HNO3
NO/NO2
2NO + 2NO2 � N2O3 (g) + N2O3 (fl)
N2O3 (fl) + H2O � 2HNO2
2HNO2+ 2H2O2 � 2HNO3 + 2H2O
ie NO + NO2 + 2H2O2 � 2HNO3 + H2O
NO
NO (g) � NO (fl)
3NO + 3H2O2 � 3NO2 (fl) + 3H2O
3NO2 (fl) + H2O � 2HNO3 + NO
ie 2NO + 3H2O2 � 2HNO3 + 2H2O
Der Schlüssel zu einem optimalen Einsatz von Wasserstoffperoxid bei der NOx-Unterdrückung durch
Zugabe zum Beizbad besteht in einer effektiven Mischung.
Wenn Wasserstoffperoxid in eine Beizflüssigkeit gegeben wird, die sowohl Stickstoffoxide als auch
Übergangsmetallionen enthält, wird es entweder das NOx gemäß der oben angegebenen Reaktionen
oxidieren, oder es wird durch Reaktion mit den Metallionen selbst katalytisch zersetzt.
NOx-Unterdrückung durch H2O2-Eindüsung in den Rezirkulationskreislauf
Austenitische Stähle reagieren im Allgemeinen endothermisch beim Beizen, während ferritsche Stähle
aufgrund der Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung exotherm sind. Daher wird eine
Temperaturkontrolle installiert. Ein übliches Verfahren ist ein Rezirkulationskreislauf, bei dem die
Beizflüssigkeit entweder über eine Heizeinrichtung oder einen Kühler zurückgeführt wird.
Eine effektive Methode, H2O2 und die Beizflüssigkeit zu mischen, ist die Injektion des
Wasserstoffperoxids in die rückgeführte Beizlösung. Der Beiztankinhalt wird mit einer
Geschwindigkeit im Kreis gepumpt, dass das Bad bis zu zehnmal in der Stunde ausgetauscht wird.
Wasserstoffperoxid (35 %) wird, abhängig von den jeweiligen Prozessbedingungen, mit bis zu 1 Liter
pro Minute zudosiert. Ein Schema dieses Verfahrens ist in Bild D.5-8 gegeben.
Durchgeführte Versuche haben für die NOx-Unterdrückung mit dieser Methode Wirkungsgrade von
über 90 % gezeigt.
430 Stahlverarbeitung

Steel Entrance = Stahleintritt
to Wet Scrubber = zum Nasswäscher
Cover = Abdeckung
Bild D.5-8: Schema der H2O2-Eindüsung in die zurückgeführte Beizsäure
[WireInd-10-97]
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Steel Exit = Stahlaustritt
Pickling Solution = Beizlösung
Recirculating Liquor = Beizlösungsrückführung
NOx-Unterdrückung durch H2O2-Eindüsung ins Beizbad über ein Lochrohr
Die Anlagenkosten für die Installation eines Rezirkulationskreislaufs können sehr hoch sein, wenn
lediglich ein statisches Beizbad vorhanden ist. Daher ist eine Alternative der H2O2-Zugabe die
unmittelbare Zugabe ins Beizbad durch direktes Eindüsen über ein gegabeltes Lochrohr. Dabei wird
ein einfaches Tauchrohr aus Polypropylen mit 30 mm Durchmesser und mit 3-mm-Bohrungen im
Abstand von 150 mm ins Bad eingelassen. [WireInd-10-97]
Aufgrund der großen Menge an unlöslichen Bestandteilen, die sich in der Beize bildet, wird das
Tauchrohr mit den Bohrungen so angeordnet, dass diese im 45 º Winkel nach unten zeigen, um ein
Verstopfen zu verhindern. Das Tauchrohr wird auf der Stahleintrittsseite des Bades, gleich unterhalb
des Stahlbandes positioniert, um Berührungen mit dem Band zu vermeiden und um die durch das
Band verursachten Strömungen zur Durchmischung des H2O2 und der Säure zu nutzen. Ein Schema
dieses Verfahrens ist in Bild D.5-9 wiedergegeben.
Durchgeführte Versuche haben für die NOx-Unterdrückung mit dieser Methode Wirkungsgrade von
über 90 % gezeigt. [WireInd-10-97]
Steel Entrance = Stahleintritt
to Wet Scrubber = zum Nasswäscher
Cover = Abdeckung
Steel Exit = Stahlaustritt
in-line valve = Inline-Ventil
3 mm holes drilled every 30 cm = 3mm-Bohrungen alle 30 cm
Bild D.5-9: Schema für H2O2-Eindüsung ins Beizbad über ein Lochrohr [WireInd-10-97]
Stahlverarbeitung 431

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
NOx-Unterdrückung durch H2O2-Eindüsung in eine Sprühbeize
Ein weiteres Beispiel für die NOx-Unterdrückung mittels Wasserstoffperoxid ist die Anwendung in
der Sprühkammer beim Sprühbeizen von Edelstahlblechen. Die salpeter- und flußsäurehaltige
Beizflüssigkeit wird von beiden Seiten auf das Edelstahlblech gesprüht. Die Beizlösung wird dann aus
der Sprühkammer in den Vorratsbehälter zurückgeführt, von wo sie wieder zum Beizen eingesetzt
wird. [WireInd-10-97]
An einer Anlage wurde ein Pilotversuch durchgeführt, bei dem Wasserstoffperoxid in die
Säurerückführung eingedüst wurde. Es zeigte sich, dass mehr als 90 % der NOx-Emissionen innerhalb
von 10 Minuten nach Wasserstoffperoxideindüsung unterdrückt wurden. Dies zeigt, dass die
Unterdrückungsreaktion am Ort der NOx-Entstehung ansetzt. [WireInd-10-97] Andere Quellen
berichteten von bis zu 70 % NOx-Reduktion [fmp012].
Die NOx-Unterdrückung mittels Wasserstoffperoxid hat keinen negativen Einfluss auf die Qualität des
Edelstahlproduktes. [WireInd-10-97]
Vorteile der NOx-Unterdrückung durch Wasserstoffperoxid:
- Wasserstoffperoxid wandelt NOx in situ in Salpetersäure um; dadurch wird der
Salpetersäureverbrauch reduziert (in einigen Fällen um 20 – 30 %).
- Es sind keine größeren anlagentechnischen Veränderungen notwendig.
- Bestehende Wäscher für Flußsäure können ohne Neutralisation der Waschflüssigkeit betrieben
werden, da die entstehende schwache Flußsäure in den Prozess zurückgeführt werden kann.
D.5.8.2 Salpetersäurefreies Beizen von Edelstahl
Beim Beizen mit Mischsäure liefert die Salpetersäure eine Säure und ein Oxidationsmittel für den
Beizprozess. Theoretisch kann die Säurewirkung durch Schwefelsäure und das Oxidationsmittel durch
Wasserstoffperoxid ersetzt werden so, dass eine salpeterfreie Beizlösung entsteht.
In Europa wurden Versuche in verschiedenen Stahlwerken durchgeführt, bei denen diese Technik
erfolgreich zum Beizen von Edelstahl eingesetzt wurde. [WireInd-10-97]
Dieses Verfahren basiert auf der oxidierenden Wirkung von dreiwertigen Eisenionen. Der Gehalt an
dreiwertigen Eisenionen in der Beizlösung wird auf einem Minimum von 15 g/l gehalten. Dies wird
durch Zugabe eines Oxidationsmittels zur Oxidierung der während des Beizvorgangs entstehenden
zweiwertigen Eisenionen (Fe 2+ ) zu dreiwertigen Ionen (Fe 3+ ) erzielt.
Als Oxidationsmittel wird normalerweise Wasserstoffperoxid gewählt, da es keine Fremdionen ins
Beizbad einführt. Die Zugabeverfahren sind im Wesentlichen dieselben, wie bei der NOx-
Unterdrückung. Diese Behandlung kann bei allen Produktionsverfahren angewendet werden, d.h. beim
kontinuierlichen ebenso wie beim diskontinuierlichen Beizen. [WireInd-10-97]
Die Reaktionen von HF/H2O2-Mischungen mit Edelstahl sind bei hohen Beiztemperaturen (ca. 50 –
60 ºC) viel weniger aggressiv als die von HF/HNO3. Beim Beizen bei Raumtemperatur (20 – 25 ºC) ist
allerdings das Gegenteil der Fall. [WireInd-10-97]
Zusätze, wie nicht-ionische Tenside und Korrosionsbeschleuniger, werden dem Beizbad zugegeben,
um den Beizwirkungsgrad aufrechtzuerhalten. Stabilisatoren werden zugegeben, um die Lebensdauer
von Wasserstoffperoxid im Beizbad zu verlängern. [WireInd-10-97]
Durchgeführte Pilotversuche haben gezeigt, dass salpeterfreies Beizen gegenüber dem konventionellen
Salpetersäure/Flußsäurebeizen eine Reihe von Vorteilen hat. [WireInd-10-97]
Berichtete Vorteile von salpeterfreiem Beizen auf Basis von Wasserstoffperoxid
- In einigen Fällen kürzere Beizzeiten.
432 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
- Reduzierter Schlammanfall.
- Längere Badstandzeiten.
- Weitestgehend reduzierte Korngrenzenkorrosion.
- Weniger aggressives Beizen, was bedeutet, dass der Angriff auf die Metalloberfläche und der
Beizverlust reduziert sind.
- Reduzierte NOx-Emissionen und reduzierte Nitrate im Abwasser (in der Tat gibt es eine
Reduzierung der Abwassermenge pro Tonne Produkt pro Bad).
- Fällung des Abwassers kann mit Kalk erfolgen.
- Meistens sind keine wesentlichen Modifikationen erforderlich, um den bestehenden Beizprozess
anzupassen. Mit Ausnahme von einfachen Kontrollsystemen sind keine wesentlichen Ausrüstungen
erforderlich.
- Die Auflösung des Produktes ist reduziert, und es gibt die Chance einer Verbesserung der
Produktqualität.
Salpeterfreies Beizen auf Basis von Wasserstoffperoxid kann bei niedrigen Temperaturen effektiv
angewendet werden. Im Vergleich zum konventionellen Mischsäurebeizen, das Betriebstemperaturen
von ungefähr 60 ºC benötigt, um effektiv zu sein, ergeben sich daher Einsparungen bei den
Heizkosten. [WireInd-10-97]
D.5.8.3 Absorptionswäscher
Nasswäscher, wie in Kapitel D.6.3 beschrieben, werden eingesetzt, um NOx-Dämpfe aus
Mischsäurebeizen abzuscheiden. Da NO und NO2 in Wasser unlöslich oder nur schwer löslich sind,
werden andere Waschflüssigkeiten, wie NaOH, H2O2 oder Harnstoff, eingesetzt.
Der Wirkungsgrad von NaOH-Wäschern hängt von der NOx-Konzentration und vom NO:NO2-
Verhältnis im Abgas ab. Um befriedigende Reduktionen zu erzielen, sind lange Oxidationszeiten oder
mehrstufige Wäscher erforderlich.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der NOx-Abscheidung werden zwei oder mehr Kolonnen
installiert. Ein Teil fungiert als Reduktionskolonnen, ein anderer als Oxidationskolonnen. Die
Reduktionskolonnen werden im Gegenstrom mit NaOH und einem Reduktionsmittel,
Natriumhydrosulfid (NaHS), betrieben. Das Reduktionsmittel (zusammen mit dem hohen pH-Wert)
reduziert das am Boden der Kolonne eingeleitete NO2 zu Stickstoff und wäscht und neutralisiert ggf.
freie Säure, die im Abgas enthalten ist. Frisches NaOH und NaHS werden der Waschflüssigkeit
entsprechend dem pH-Wert und dem Redox-Potential zugegeben. [LUDL]
Der Gasstrom der Reduktionskolonne wird dann in die Oxidationskolonne geleitet, wo NO zu NO2
oxidiert wird. Das Gas tritt von oben ein und strömt bei einem niedrigen pH-Wert im Gleichstrom mit
der Oxidationsflüssigkeit (z.B. Natriumchlorit - NaClO2). Das Natriumchlorit bildet Chlordioxid
(ClO2), das das NO oxidiert. Frischsäure und NaClO2 werden entsprechend dem pH-Wert und dem
Redox-Potential zugegeben. Der Reduktions-/Oxidationszyklus kann wiederholt werden, um
ausreichende Reduktionsraten zu erzielen. [LUDL]
Wenn H2O2 zum Waschen eingesetzt wird, besteht die Waschflüssigkeit üblicherweise aus einer
Mischung von HNO3 und H2O2 mit typischen Konzentrationen von 20 Gew.-% und 0,5 Gew.-%.
Vorteil des Einsatzes von H2O2 ist, dass als Nebenprodukt des Waschprozesses Salpetersäure anstelle
von Natriumnitrat (beim Einsatz mit Natronlauge) entsteht. Diese fällt in ausreichend starker
Konzentration an und kann in den Beizprozess zurückgeführt werden. Dadurch wird nicht nur der
Anfall an Natriumnitratabfall, der deponiert werden muss, sondern auch der Verbrauch an
Salpetersäure reduziert. [CITEPA]
D.5.8.4 Selektive Katalytische Reduktion (SCR)
�Beschreibung siehe Kapitel D.2.4.
Stahlverarbeitung 433

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.5.8.5 Selektive Nicht-katalytische Reduktion (SNCR)
� Beschreibung siehe Kapitel D.2.5.
D.5.8.6 Vergleich der NOx-Minderungsmaßnahmen für das Beizen mit
Mischsäure
Tabelle D.5-1 vergleicht die unterschiedlichen NOx-Minderungsmaßnahmen und gibt einen Überblick
über die Kosten.
434 Stahlverarbeitung

NOx Unterdrückung durch
Eindüsung
H2O2
Harnstoff 1
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Salpetersäurefreies
Beizen
von Edelstahl 2
Absorptive Wäscher Selektive
Katalytische
Reduktion
NaOH H2O2
Anlagenkosten niedrig niedrig hoch hoch sehr hoch
Variable Kosten hoch niedrig niedrig hoch niedrig
HNO3 Verbrauch niedriger höher kein Einfluss niedriger kein Einfluss
NOx Reduktion sehr hoch sehr hoch niedrig sehr hoch sehr hoch
Nebenprodukte zurückgewonnen kein Problem schwer zu entsorgen zurückgewonnen kein Problem
Oberflächenqualität besser 3
besser 3
kein Einfluss kein Einfluss kein Einfluss
des Stahls
1 Kommentar: Harnstoffeindüsung kann zu Ammoniakverbindungen im Abwasser führen [Com2 CR]
2 Kommentar: nur begrenzte Anwendungsmöglichkeit [Com2 CR]
3 Kommentar: weder Harnstoff- noch Wasserstoffperoxideindüsung verbessern die Oberflächequalität [Com2 CR]
Tabelle D.5-1: Vergleich verschiedener NOx-Minderungsmaßnahmen für das Beizen mit Mischsäure
(wie in [CITEPA] berichtet)
Selektive Nichtkatalytische
Reduktion
Stahlverarbeiutung 435

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
436 Stahlverarbeitung

D.5.9 Rückgewinnung der ungebundenen Säure
D.5.9.1 Kühl-Kristallisationsverfahren (H2SO4)
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Die Rückgewinnung von Schwefelsäure durch das Kristallisationsverfahren basiert auf den
Löslichkeitsverhältnissen von Wasser, Schwefelsäure und Eisensulfat. Eisensulfat ist bei höheren
Temperaturen löslicher und kristallisiert beim Abkühlen aus der gesättigten Lösung aus. Zur
Rückgewinnung von freier Schwefelsäure aus verbrauchten H2SO4-Beizbädern wird in der Industrie
normalerweise das Heptahydrat-Kristallisationsverfahren, das zur Bildung von FeSO4x7H2O führt,
eingesetzt. Was die Kühlungsmethode betrifft, stehen Kristallisationsverfahren mit indirekter
Kühlung, Zyklonkristallisation und Vakuumkühlkristallisation zur Regenerierung zur Verfügung.
Durch die Behandlung von verbrauchter Beizlösung mittels Kristallisationsverfahren entfällt die
Notwendigkeit, die restliche freie Säure zu neutralisieren. Außerdem wird das Eisen als Heptahydrat
abgeschieden und muss ebenfalls nicht neutralisiert werden. Durch das Kristallisationsverfahren wird
eine signifikante Verbesserung im Abwasserbereich und eine Reduktion der Salzbelastung erreicht.
Als Beispiel zeigt Bild D.5-10 das Vakuumkristallisationsverfahren.
1 1
1 1
1. Kristallisierer 5. Eindicker
2. Vorkühler 6. Rundsortierer
3. Säurekondensierung 7. Sulphatvorrat
4. Nebenkondensierung
Bild D.5-10: Vakuumkristallisationsverfahren für H2SO4
[DFIU98]
3
2
12
D.5.9.2 Eindampfverfahren zur Rückgewinnung von Salzsäure
4
4
Das Eindampfverfahren zur Rückgewinnung von HCl ist ein Blitz-Verdampfungsprozess mit
kontrollierter zwei-stufiger Kondensation/Separation. Die verbrauchte Säure wird sehr stark erhitzt
(überhitzt), um die Säure und das Wasser vom verbrauchten Teil zu trennen. Es bleibt eine
konzentrierte Eisenchloridlösung zurück.
Die verbrauchte Säurelösung wird über einen Filter und einen vorgeschalteten Wärmetauscher der
Rückgewinnungseinheit zugeführt. Im Wärmetauscher wird die Restwärme der Säure- und
Wasserdämpfe aus dem Verdampfungsprozess zur Vorwärmung genutzt. Die vorgewärmte
Stahlverarbeitung 437
5
7
7
Vakuum.ds4
6
6

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
verbrauchte Säurelösung wird schnell über den Hauptwärmetauscher in den Separationskessel geleitet,
wo das Wasser und die Säure verdampfen. Säure und Wasserdampf werden kontinuierlich aus der
verbrauchten Lösung ausgetrieben, bis die Lösung eine Temperatur von 110 ºC erreicht. Bei dieser
Temperatur hat die Lösung den Sättigungspunkt erreicht und wird aus dem Separator entfernt. Eine
programmierbare Kontrolleinheit regelt automatisch den Zufluss von verbrauchter Lösung in den
Prozess und die Austragsmenge von Eisenchloridkonzentrat, das aus dem Prozess entfernt und in
einem Vorratsbehälter gesammelt wird. [Cullivan-IG-97]
Aufgrund der Ausdehnung der Dämpfe im Separator strömen die Säure- und Wasserdämpfe durch den
vorgeschalteten Wärmetauscher in den Säurekondensator. Auf ihrem Weg nach unten durch den
Kondensator kondensieren die Säure und ein Teil des Wasserdampfes aus. Die Konzentration der
Säure wird kontrolliert, um die richtige Qualität in den Beizprozess zurückzuführen. Der verbleibende
Wasserdampf wird über einen Wasserkondensator geleitet, wo er abgekühlt und mittels Wäscher von
Restsäure befreit wird. Da die verbleibenden Dämpfe gekühlt und auskondensiert werden, verlassen
keine Dämpfe den Prozess. Das Kondensat kann wiederverwendet werden, z.B. als Spülwasser im
Beizprozess.
FeCl2 out = FeCl2-Austrag
Condensate = Kondensat
Steam in = Dampf eine
Main exchanger = Hauptwärmetauscher
Separator = Abscheider
Feed exchanger = Wärmetauscher für Einsatz
Bild D.5-11: Eindampfverfahren zur Rückgewinnung von Säure
[Cullivan-IG-97]
Acid conden. = Säurekondensierung
Acid collection tank = Säuresammeltank
Water conden. = Wasserkondensierung
Recovered water = rückgewonnenes Wasser
Recovered acid = rückgewonnene Säure
Spent acid feed = Einspeisung verbrauchter Säure
Mit Hilfe eines optionalen Heizkreislaufs im Bereich der Säurekondensation kann jede gewünschte
Säurekonzentration erzeugt werden. Da die zurückgewonnene Säure aber typischerweise im
Konzentrationsbereich von 5 bis 15 % anfällt, sind die zusätzlichen Kosten normalerweise nicht
gerechtfertigt. Die zurückgewonnene Säure ist stark genug für den Beizprozess und wird beim
Nachschärfen mit höher konzentrierter HCl gemischt. [Cullivan-IG-97]
438 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Der Prozess ist einfach zu betreiben. Da nur wenige bewegliche Teile notwendig sind und die
Säuredämpfe das System im Wesentlichen während des Betriebs reinigen, sind Stillstandzeiten für
Wartungsmaßnahmen an den Wärmetauschern und Reaktionsbehältern erwiesenermaßen selten.
Normale Instandhaltung umfasst den Austausch von Filtern, Wartung von Pumpen und Überprüfung
von Reaktionsbehältern und Kühlturmkreisläufen, um eine optimale Funktion sicherzustellen.
[Cullivan-IG-97]
D.5.9.3 Retardationsverfahren (HCl, H2SO4, HF/HNO3)
Das Funktionsprinzip beruht auf der Adsorption von freier, nicht dissoziierter Säure an
Ionenaustauscherharzen, während die gelösten Metalle das Harzbett passieren. In Rückspülprozessen
mit Wasser wird die adsorbierte Säure wegen des unterschiedlichen osmotischen Druckes wieder
freigesetzt. Die Rückgewinnungsraten für freie Säure betragen für Salzsäure und Schwefelsäure 80 –
90 %. Die Vorteile des Verfahrens liegen im geringen apparativen Aufwand und Platzerfordernis. Der
Energieverbrauch der Regenerierungsprozesse beschränkt sich auf elektrische Energie und variiert,
abhängig vom Durchsatz, zwischen ca. 0,25 und 0,40 kWh/kg Eisen. Der Bedarf an demineralisiertem
Wasser liegt bei etwa 1 m 3 /m 3 regenerierter Beizlösung. [Com D], [Fichtner]
Der Einsatz von Retardationsverfahren ist möglich, wenn der Säureverbrauch mindestens 40 l/h
beträgt. Der durchschnittliche Metallgehalt der Beizlösung sollte 50 - 60 g/l nicht überschreiten. Der
entstehende Abfall, bestehend aus einer Metallsalzlösung, kann verwertet werden. [Com D], [Fichtner]
D.5.9.4 Diffusiondialyse (HCl, H2SO4, HF/HNO3)
Die Diffusionsdialyse nutzt Ionenaustauschmembranen, die die beiden unterschiedlichen
Flüssigkeiten, verbrauchte Säure und demineralisiertes Wasser, voneinander trennen. Antriebskraft für
den Prozess ist das Konzentrationsgefälle in den beiden Lösungen. Spezielle
Anionenaustauschmembranen mit einer positiv geladenen Oberfläche in ihrer Polymerstruktur
ermöglichen die Diffusion der dissoziierten Säure (Anionen) durch die Membran, während Kationen
(Metalle) durch ihre positive Ladung zurückgehalten werden. Das Wasserstoffion ist eine Ausnahme.
Aufgrund seiner geringen Größe diffundiert es mit den Anionen durch die Membran. [OSMOTA]
Die Membranen werden ähnlich wie in einer Filterpresse nebeneinander angeordnet. Die übliche
spezifische Kapazität liegt bei 0,5 - 2 l/hm 2 . Das demineralisierte Wasser und die verbrauchte Säure
werden im Gegenstrom durch die Zellen geleitet, wobei das demineralisierte Wasser die freie Säure
aufnimmt. Das so entstandene ’Diffusat’ wird in den Beizprozess zurückgeführt. Der andere Teilstrom
– ’Dialysat’ – wird in den meisten Fällen der Neutralisation zugeführt. In einigen Fällen kann dieser
Teilstrom auch rezirkuliert oder weiterbehandelt werden. [OSMOTA]
Seit Jahren wird die Diffusionsdialyse erfolgreich für H2SO4, HCl, HNO3 und HF eingesetzt. Es ist
möglich, 80 – 85 % der freien Säure von verbrauchten Beizbädern zurückzugewinnen und in einer
gereinigten Form mit ca. 5 % Metallverunreinigung zurückzuführen. [OSMOTA]
Die Lebensdauer der Membranen beträgt normalerweise 3 - 5 Jahre, aber sie kann durch oxidierende
Substanzen, wie Wasserstoffperoxid, Chromsäure, Salpetersäure mit Konzentrationen über 20 %
sowie durch Temperaturen über 45 ºC und durch organische Substanzen, wie Tenside, Öle, Fette,
Lösungsmittel oder Reiniger reduziert werden. In den meisten Fällen, in denen organische Substanzen
zum Faulen der Membranen führen, kann eine Vorbehandlung der Rohlösung mit Aktivkohle helfen.
[OSMOTA]
Stahlverarbeitung 439

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
zur
Neutralisation
verbrauchte Säure
aus dem Beizbad
Säure
M = Membran
Bild D.5-12: Prinzip der Diffusiondialyse
[Fichtner]
M M M M M
Säure
gelöstes
Metall l
Säure
Säure
Säure
gelöstes
Metall
Säure
gelöstes
Metall
Wassser
Vorteile der Diffusionsdialyse sind der geringe Bedarf an Apparaten und Platz und die geringen
Betriebskosten. Der Energiebedarf beschränkt sich auf die Elektrizität für die Pumpen und liegt
zwischen 0,1 und 0,23 kWh pro kg entferntes Eisen. Der Bedarf an demineralisiertem Spülwasser liegt
bei ungefähr 1 m 3 /m 3 regenerierter Beizlösung. Die Diffusionsdialyse kann eingesetzt werden, wenn
der Säureverbrauch mindestens 60 l/h beträgt. Der durchschnittliche Metallgehalt in den Beizlösungen
sollte 50 - 60 g/l nicht überschreiten. [Com D], [Fichtner]
Weitere berichtete Vorteile des Verfahrens:
• Geringer Energiebedarf.
• Erhebliche Reduzierung des Frischsäurebedarfs, sowie der Neutralisationserfordernis und der
Entsorgungskosten.
• Geringe Instandhaltungskosten.
• Lange Standzeit der Membran.
• Kurze Amortisationszeit. [OSMOTA].
440 Stahlverarbeitung
Säure
Säure
Säure
zum Beizbad
rückgewonnene Säure

D.5.10 Säureregeneration
D.5.10.1 Pyrohydrolyse
D.5.10.1.1 Wirbelschichtverfahren (HCl)
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Basis dieses Prozesses ist die thermische Zersetzung der verbrauchten Lösung, die bei hohen
Temperaturen in Gegenwart von Wasserdampf und Sauerstoff zu Salzsäure und Eisenoxid
umgewandelt wird:
4 FeCl2 + 4 H2O + O2 → 8 HCl ↑ + 2 Fe2O3 (1)
Bild D.5-13 zeigt die wesentlichen Teilprozesse der Säureregenerierung mittels
Wirbelschichtverfahren. Die verbrauchte Beizlösung wird in einen Separationskessel gepumpt und
wird dann in einem Venturi-Kreislauf durch heiße Gase des Reaktors aufkonzentriert. Ein Teil der
konzentrierten Beizlösung wird aus diesem Kreislauf kontinuierlich ausgeschleust und dem
Wirbelschichtreaktor zugeführt. In der Wirbelschicht, die aus Eisenoxidgranulat besteht, werden Säure
und Wasser bei Temperaturen von etwa 850°C verdampft und Eisenchlorid wird gemäß der
Reaktionsgleichung (1) in Eisenoxid und Salzsäuregas umgewandelt.
1
10
2
3
Fresh water
Rinsing water
Regen. pickling acid
Spent pickle
Stahlverarbeitung 441
6
4
5
7
hclfluid.ds4
1. Wirbelschichtreaktor 6. Nasswäscher Fresh water = Frischwasser
2. Zyklon 7. Abgasventilator Rinsing water = Spühlwasser
3. Venturi-Wäscher 8. Kamin Regen. pickling acid = Regenerierte Beizsäure
4. Abtrennkessel 9. Nebelabscheider Spent pickle = Verbrauchte Beizsäure
5. Absorber 10. Gebläse
Bild D.5-13: HCl-Regeneration mittels Wirbelschichtverfahren
[DFIU98]
Wachstum und Neubildung von Eisenoxidkörnern in der Wirbelschicht werden so kontrolliert, dass
ein staubfreies Granulat mit einer Korngröße von 1 bis 2 mm und mit einer Schüttdichte von 3,5 t/m 3
entsteht. Das Granulat wird kontinuierlich am Boden des Reaktors abgezogen und mittels vibrierender
gekühlter Rutschen und vibrierender Schneckenförderer in den Oxidvorratsbehälter transportiert.
8
9

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Die heißen Abgase des Reaktors enthalten Salzsäuregas, überhitzten Dampf, Verbrennungsprodukte
und kleine Mengen an Eisenoxidstaub, der in Zyklonen abgeschieden und in die Wirbelschicht
zurückgeführt wird. Das Abgas wird anschließend in einem Venturiwäscher auf eine Temperatur von
etwa 100°C gekühlt. Die thermische Energie des Abgases wird genutzt, um die verbrauchte
Beizlösung aufzukonzentrieren, bevor sie in den Reaktor chargiert wird. Sehr feine Staubpartikel
werden mittels Wäscher aus dem Gasstrom entfernt.
Vom Venturiwäscher wird der gekühlte Gasstrom den Absorbern zugeführt, wo HCl adiabatisch in
einer Mischung aus Spülwasser der Beize und Frischwasser absorbiert wird. Die Salzsäure, die so
produziert wird, hat eine Konzentration von ungefähr 18 Gew.-% und wird entweder direkt in die
Beize zurückgeführt oder in einem Vorratsbehälter gelagert. Nach dem Wäscher und einem
Nebelabscheider ist das Abgas HCl-frei und wird an die Atmosphäre abgegeben.
Das Eisenoxidgranulat kann als Rohstoff in verschiedenen Industrien eingesetzt werden. Die
wichtigsten Verwertungswege sind hierbei: die Produktion von magnetischen Materialien (z.B. Hart-
und Weichferrite), die Herstellung von Eisenpulver für die Produktion von gesinterten Teilen und
geschweißten Elektroden und der Zusatz bei der Produktion von Magnetbändern, Strahlmitteln,
Kacheln, Glas, Kosmetika und Farben.
Der beschriebene Wirbelschichtprozess für die HCl-Regeneration kann verbrauchte Beizlösungen mit
jeglicher Eisenkonzentration verarbeiten. Auch bei den hohen Eisenkonzentrationen der
vorkonzentrierten Beizflüssigkeit (bis zu 250 g/l) verstopfen die Leitungen nicht. Sogar verbrauchte
Beizlösung mit einem hohen Schlammgehalt (z.B. aus Beizen für Siliziumstahl) kann dank eines
speziellen Eindüsungssystems ohne Schwierigkeiten verarbeitet werden.
Der Wirkungsgrad ist hier wesentlich höher als 99 %, da die zurückgewonnene Säure im Gegensatz zu
anderen Regenerierungsverfahren, bei denen bis zu 10 g Fe ++ /Liter anfallen, nahezu Fe ++ -frei ist.
[Rituper-1]
D.5.10.1.2 Sprühröstung (HCl, HF/HNO3 )
Eine andere Regenerierungsmöglichkeit für Salzsäure ist das Sprühröstverfahren. Das Prinzip des
Verfahrens ist für alle Sprühröstverfahren gleich, jedoch unterscheiden sich die technischen
Ausrüstungen. Ein Beispiel ist in Bild D.5-14 gezeigt. Die pyrohydrolytische Trennung von
Eisenchlorid und Wasser erfolgt bei einer Temperatur von ungefähr 450°C (Reaktionstemperatur bei
Sidmar: 600 o C) im Sprühröstreaktor. Die verbrauchte Säure wird in einen Venturirekuperator
gegeben, in dem die Abgase vom Reaktor gekühlt werden und die Säure vorkonzentriert wird. Das
Konzentrat wird dann von oben direkt in den befeuerten Reaktor gesprüht. Die heißen Gase lassen die
feinen Tröpfchen auf dem Weg nach unten verdampfen. Das Eisenchlorid wird durch Dampf und
Sauerstoff gemäß der folgenden Reaktionsgleichung (1) in HCl-Gas und Eisenoxid gespalten:
4 FeCl2 + 4 H2O + O2 ? 8 HCl ↑ + 2 Fe2O3 (1)
Das so gebildete Eisenoxid wird am Boden des Reaktors gesammelt und pneumatisch in einen
Eisenoxidbehälter gefördert. Das Schüttgewicht des Pulvers liegt zwischen 0,3 – 0,4 t/m 3 (0,48 – 0,6
bei Sidmar). Das Oxid ist ein wertvoller Rohstoff für die Produktion von magnetischen Materialien
(wie z.B. Hart- und Weichferrite).
442 Stahlverarbeitung

Oxide station = Oxidbehälter
Air = Luft
Reactor = Reaktor
Venturi = Venturi-Wäscher
Bild D.5-14: HCl-Regeneration mittels Sprühröstverfahren
[Karner-1]
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Rinse water = Spülwasser
Waste acid = verbrauchte Säure
Absorption column = Adsoprtionsturm
Fume stack = Abgaskamin
Salzsäuregas, Dampf und Verbrennungsgase werden über den Vorverdampfer einem Absorber
zugeleitet. Das Abgas wird mittels Alkaliwäsche gereinigt und dann in die Atmosphäre abgeleitet. Das
entstehende Eisenoxid wird gemäß seiner Qualität verwertet.
HCl-haltige Gase werden in adiabatischen Waschtürmen absorbiert. Als Waschmedium kann Wasser
aus der Beizlinie verwendet werden. Die anfallende HCl (ca. 18%ig) kann in den Beizprozess
zurückgeführt werden. Das Abgas der Absorptionseinheit wird in alkalischen Wäschern unter Zugabe
von Natriumthiosulfat gereinigt. Die erzielten Emissionswerte liegen für HCl und freies Cl2 unter 2
mg/m 3 .
Für die in der Ferritindustrie eingesetzten Eisenoxidnebenprodukte entstand in den letzten Jahren ein
Bedarf an sehr hohen Qualitäten. Neben den physikalischen Eigenschaften, wie spezifische
Oberfläche, Korngröße und Dichte, die für die Feststoffreaktionen von Eisenoxid mit Mangan-,
Nickel- und Zinkoxid maßgebend sind, ist auch der Reinheitsgrad überaus wichtig. Daher wurde ein
Prozess entwickelt zur Herstellung von hochreinem Eisenoxid mit besonders niedrigem Gehalt an
Silizium, Phosphor und Schwermetallen (wie Chrom, Nickel oder Kupfer). Dieser Prozess ist in Bild
D.5-15 dargestellt und besteht aus den folgenden Prozessschritten:
- Reduktion der freien Säure durch Schrott und Zementierung der Schwermetalle.
- Anheben des pH-Wertes durch Ammoniakzugabe.
- Teilweise Oxidation von Fe2 + zu Fe3 + , was zu einer spezifischen Adsorption von Si und P zu
Ferrit- und Aluminiumhydroxid führt.
- Filtration, um den Hydroxidschlamm zu entfernen.
Stahlverarbeitung 443

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Scrap = Schrott
Exhaust fume = Abgas
Cooler = Kühler
Demineralized water = demineralisiertes Wasser
Flocculant = Flockungsmittel
NH3 bin = NH3-Behälter
Oxidation bin = Oxidationsbehälter
Air = Luft
Reaction bin = Reaktionsbehälter
Steam = Dampf
Leaching column = Laugungskolonne
Preparation bin = Vorbereitungsbehälter
storage bin = Vorratsbehälter
Sedimentation bin = Absetzbecken
Filter press = Filterpresse
Sludge = Schlamm
Collecting bin = Sammelbehälter
storage tank = behandelte Säure
NH3 storage tank = NH3 Lagertank
Treated acid = behandelte Säure
Waste acid = verbrauchte Säure
Bild D.5-15: Fließschema des Prozesses zu Erzeugung von hoch-reinen Oxiden
[Karner-1]
Der Sprühröstprozess für die Regenerierung von Mischsäuren aus Edelstahlbeizen ist dem der
Salzsäure sehr ähnlich, beinhaltet allerdings noch einen isothermen Absorptionsschritt und eine
Abgasreinigung für NOx mit katalytischem Konverter. Die verbrauchte Beizlösung, die
Fluoridkomplexe von Eisen, Chrom, Nickel und NebenMetalle sowie freie Fluß- und Salpetersäure
enthält, wird zunächst in einen Vorverdampfer geleitet, wo sie durch die heißen Abgase des Reaktors
zum Teil eingedampft wird. Die vorkonzentrierte Beizlösung wird über Düsen in den Reaktor
chargiert. Dort findet gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen die Zersetzung statt:
2 FeF3 + 3 H2O → Fe2O3 + 6 HF
2 CrF3 + 3 H2O → Cr2O3 + 6 HF
NiF2 + H2O → NiO + 2 HF
Zusätzlich wird Salpetersäure teilweise zu Stickoxiden zersetzt:
2 HNO3→ NO + NO2 +H2O + O2
Der Reaktor wird durch Erdgasbrenner (oder mit anderen Gasen betriebene Brenner) direkt befeuert.
Die gemischten Metalloxide werden am Boden des Reaktors gesammelt und dort bei 500 bis 600 °C
gehalten, um den Fluoridgehalt auf unter 1,5 % zu senken. Die Oxide werden normalerweise pelletiert
und können in einem Elektrolichtbogenofen verwertet werden. [Karner-1], [Com-Karner]
444 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Die Reaktorabgase, die Wasserdampf, Verbrennungsgase, HF, HNO3 und NOx enthalten, werden über
eine zweistufige Absorptionseinheit gereinigt, in der gekühlte rezirkulierte Säure als Absorbens
genutzt wird. Wasserstoffperoxid wird in der zweiten Kolonne zugegeben, um NO zu NO2 zu
oxidieren, das leichter absorbierbar ist. Im Gegensatz zur Salzsäureregeneration erfolgt die Absorption
isotherm, d.h. die Flüssigkeit in Kolonne 2 wird rückgeführt und über externe Wärmetauscher gekühlt.
In den Absorptionskolonnen wird eine Säure erzeugt, die die gesamte freie und gebundene Flußsäure
und bis zu 85 % der Salpetersäure enthält. Sie kann wieder im Beizprozess eingesetzt werden.
[Karner-1], [Com-Karner]
Nach den Absorptionskolonnen wird das Abgas zunächst in alkalischen Wäschern gereinigt, um die
Spuren von Flußsäure zu entfernen. Die Restgase, die immer noch NOx der Salpetersäure enthalten,
werden durch selektive katalytische Reduktion mit NH3, Harnstoff oder Ammoniakverbindungen
gereinigt. So wird NOx zu harmlosem Stickstoff und Wasser umgewandelt. Bild D.5-16 zeigt das
Fließschema eines solchen Sprühröstverfahrens für Mischsäuren (Pyromars-Verfahren). [Karner-1],
[Com-Karner]
Oxide station = Oxidbehälter
Fume stack = Abgaskamin
Air = Luft
Reactor = Reaktor
Waste acid = verbrauchte Säure
Absorption column = Absorptionskolonne
Bild D.5-16: Sprühröstverfahren für Mischsäureaufbereitung
[Karner-1]
D.5.10.2 Elektrolytische Regeneration (HCl, H2SO4)
Caustic scrubber = kaustischer Wäscher
Catalytic Converter = katalytische Umwandlung
Effluent = Abwasser
Heat exch. = Wärmetauscher
Regenerated acid = regenerierte Säure
Die elektrolytische Regeneration beruht auf der Eisenausscheidung an der Kathode einer
Elektrolysezelle und der Wasserspaltung und Säure(rück)bildung an der Anode.
Für HCl ist eine Rückgewinnung der freien und an Eisen gebundenen Säure möglich, aber gleichzeitig
wird mit der Wasserspaltung an der Anode Chlorgas gebildet. Dies macht eine Abgasabsaugung und –
reinigungseinrichtung notwendig.
Stahlverarbeitung 445

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Bei der Regenerierung von H2SO4 wird ein zusätzlicher Elektrolyt (Ammoniumsulfat) eingesetzt und
Kathode und Anode sind durch eine Ionenaustauschmembran getrennt. Eisen wird auf den
kathodischen Edelstahlplatten abgeschieden, während die Sulfationen im anodischen Teil wieder
H2SO4 bilden, das in den Beizprozess zurückgeführt werden kann.
D.5.10.3 Bipolare Membran (HF/HNO3)
Die Säureregeneration mit bipolaren Membranen umfasst eine Kombination von Verfahrensschritten.
Zunächst wird die freie Säure zurückgewonnen, z.B. durch Diffusionsdialyse. Dann wird die
verbleibende gebundene Säurelösung mit Kalilauge (KOH) neutralisiert. Hierbei entstehen
Metallhydroxide und –salze, wie Kaliumchlorid (KCl) oder – bei Mischsäuren - Kaliumfluorid (KF).
Die Metallhydroxide werden als Schlamm ausgefällt und weiter behandelt, z.B. entwässert. Durch
gründliches Waschen der Metallhydroxide werden nahezu alle Chloride und Fluoride in Lösung
überführt. Die KCl/KF-haltige Salzlösung wird durch Elektrodialyse weiter aufkonzentriert; das
hierbei anfallende Wasser kann zum Waschen der Metallhydroxide eingesetzt werden. [Fichtner]
Das Verfahren mittels der bipolaren Membran ist ein elektrisch bedingtes Membranverfahren ähnlich
der Elektrodialyse. Es verwendet ebenso eine Ionenaustauschmembran, um selektiv die
unterschiedlich geladenen Ionen der Lösung zu trennen, aber es unterscheidet sich in den
Eigenschaften der Wassertrennung durch die bipolare Membran. [EC Haskoning]
Die Membranen bestehen aus zwei getrennten, entgegengesetzt geladenen Ionenaustauschmembranen.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wandern die Kationen der Salzlösung (Kalium) durch die
Kationenaustauschmembran in einen parallelen Wasserstrom. Die Anionen (Chloride, Fluoride)
passieren die Kationenaustauschmembran in einen anderen parallelen Wasserstrom. Aufgrund der
bipolaren Membran dissoziiert das Wasser kontinuierlich in H + und OH ¯ . Mit den Anionen und
Kationen der Salzlösung werden Säure und Base, in diesem Fall KOH, gebildet. Die Säure wird in den
Beizprozess zurückgeführt, die KOH der Neutralisation zugeführt. [Fichtner]
Anode Kathode
+
OH -
Säure
H +
X -
BipM AAM KAM
BipM
Salz
BipM= bipolare Membran KAM=Kationenaustauschmembran AAM = Anionenaustauschmembran
M +
X -
446 Stahlverarbeitung
Base
M +
OH -
Bild D.5-17: Prinzip der Salzspaltung mittels bipolarer Membran
[Fichtner]
H +
-

D.5.10.4 Eindampfverfahren für HF/HNO3
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Bei diesem Eindampfverfahren wird die verbrauchte Beizlösung zusammen mit Schwefelsäure bei 80
°C unter Vakuum aufkonzentriert, um HNO3 und HF auszutreiben, die dann auskondensiert und
rezirkuliert werden. Das ausgeschiedene Metallsalz wird mit Ca(OH)2 (Kalkmilch) neutralisiert.
Die verbrauchte Beizlösung wird zusammen mit Schwefelsäure, die im Kreislauf geführt wird, in
einen Vakuumverdampfer gegeben. Hier wird die Mischsäure auf 80 °C aufgeheizt. Schwefelsäure
wird solange zugegeben, bis eine Konzentration von mindestens 60 % erreicht wird. Diese
Konzentration stellt eine hohe Ausbringung an rückgewonnener Säure sicher. Metallfluoride und
Nitrate bilden Metallsulfate und freigesetzte Säure. Die Reaktionen laufen gemäß den folgenden
Reaktionsgleichungen ab:
2 FeF2 + + 2 NO3 - + 3 H2SO4 � Fe2(SO4)3 + 4 HF + 2 HNO3
2 CrF2 + + 2 NO3 - + 3 H2SO4 � Cr2(SO4)3 + 4 HF + 2 HNO3
NiNO3 + + NO3 - + H2SO4 � NiSO4 + 2 HNO3
Wasser, HF und HNO3 werden verdampft und dann kondensiert. Der Überlauf des Kondensators wird
in den Produkttank geleitet.
Die Metalle bilden in starker Schwefelsäurelösung komplexe Sulfatketten, die zu einer
unvollständigen Kristallisation der Metallsulfate führen. Die Komplexe werden durch Erhöhung der
Temperatur und der H2SO4-Konzentration zerstör, was zur Ausscheidung der Metalle und zur
Verdampfung der Säurereste (HF und HNO3) führt. Dieser Prozess erfolgt in Verdampfern mit
Tauchbrennern.
Durch eine lange Verweilzeit im Verdampfungs-Kristallisationskreislauf werden die
Filtereigenschaften der bei 80 °C gebildeten Sulfatsalze verbessert. Der Sulfatschlamm aus dem
Kristallisationstank wird in einen konischen Eindicker gepumpt. Der Unterlauf des Eindickers wird
zur Abtrennung der Metallsulfate in einer Filterpresse entwässert. Das Filtrat wird in den Kristallisator
zurückgepumpt, der Sulfatfilterkuchen in einem Neutralisationsreaktor mit Kalk vermischt.
Die Wärmebehandlung erfolgt in einem Verdampfer mit Tauchbrenner, bei dem Verbrennungsgase
durch ein Tauchrohr unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche eingeleitet werden. Eine
Schwefelsäurekonzentration von 80 % wird bei 150 °C erreicht. Die Verbrennungsabgase werden zur
Rückgewinnung von HF und HNO3 in Venturiwäschern gewaschen. Diese Lösung wird mit dem
Hauptbeizsäurestrom vermischt, der im Vakuumverdampfer kondensiert wird. Der Unterlauf des
Tauchbrennerverdampfers wird in den Kristallisationstank geleitet.
Eine positive Eigenschaft dieses Verfahrens ist, dass die Konzentration der Fluoride und Nitrate in den
rückgewonnenen Säuren kaum verändert wird. Ein leichter Anstieg der Konzentrationen stellt eine
ausgewogene Wasserbilanz der Beizlinie sicher.
Für die Prozessanlagen müssen hochqualitative Materialien verwendet werden. Spezielle
korrosionsresistente Stähle und Fluorcarbonpolymere werden am häufigsten eingesetzt. Das
Fließschema des Outokumpu Prozesses zur Säurerückgewinnung ist in Bild D.5-18 dargestellt.
Stahlverarbeitung 447

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
H 2SO 4
Beize
HF, HNO 3 , Me
Kristallisationseinheit
Metallsulfat-
Filterkuchen
MeSO 4
H 2SO 4
H 2SO 4
H 2 SO 4
HF , HNO 3
Vakuum-
Verdampfer
Eindicker
Metallsulfat-
Abtrennung
Bild D.5-18: Verdampfungsprozess für Mischsäureregeneration [Com2 Fin]
Absorber
Kondensator
Schlammwärmebehandlung
D.5.10.5 Überblick über Regenerations- und Rückgewinnungsverfahren
Die folgende Tabelle D.5-2 gibt einen Überblick über die Techniken, die für die Säureregeneration
und Säurerückgewinnung zur Verfügung stehen.
448 Stahlverarbeitung

Prozesse zur Rückgewinnung und Regeneration von verbrauchter Säuren aus HCl Beizanlagen
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Pyrohydrolyse Retardation Dialyse Elektrolytische Elektrolytische Fe- Chemische Oxidation Ionenaustausch
Oxidation
Ausscheidung
1. Prozessprinzip Regeneration Rückgewinnung freier Rückgewinnung freier Umwandlung von FeCl2 Regeneration von HCl Umwandlung von FeCl2 Rückgewinnung freier
HCl
HCl
zu FeCl3
Elektrolyse
zu FeCl3
HCl
2. Andere Produkte Eisenoxide - - FeCl3 Eisengranulat FeCl3 FeCl3
Abfälle zur Entsorgung - Saure FeCl2-Lösung Saure FeCl2-Lösung - - -
3. Regenerationsrate
Säure gesamt
> 99 % Zur Neutralisation Zur Neutralisation > 95 % > 95 % > 95 %
freie Säure 75 - 90 % 75 - 90 % 50 - 70 %
4. Einsatzmittel bei der - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie
Regeneration
- Erdgas
- VE-Wasser
- VE- Wasser
- Salzsäure
- HCI + Luft oder Cl2 - VE- Wasser
- Frisch- und Abwasser
oder HCI + H2O2 - Oxidationsmittel wie für
chemische Oxidation
5. Anwendungsgebiet l/h > 300 > 40 > 60 > 20 > 20 > 20 > 40
6. Komplexität der Anlage Hoch Niedrig Mittel Niedrig Mittel Mittel Hoch
7. Platzbedarf Groß Gering Mittel Gering Gering Mittel Mittel
8. Nutzen-/
Kostenverhältnis
Hoch Mittel Mittel Mittel Mittel Niedrig Niedrig
1
9. # Anlagen ca. 250 ca. 15 ca. 5 2 ??? ??? 1
Kristallisation
(indirekt zyklon- oder
vakuumgekühlt)
1. Prozessprinzip Rückgewinnung freier
H2SO4
Prozesse zur Rückgewinnung und Regeneration von verbrauchter Säuren aus H2SO4 Beizanlagen
Retardation Dialyse Elektrolytische
Oxidation
Prozess mit HCI und
Pyrolyse
Kristallisation und
Röstung
Ausscheidung mit
Lösungsmitteln
Rückgewinnung freier Rückgewinnung freier Regeneration Regeneration Regeneration Rückgewinnung freier
H2SO4
H2SO4
H2SO4
2. Andere Produkte FeSO4; 7H2O - - Eisengranulat Eisenoxid Eisenoxid Eisenoxid
Abfälle zur Entsorgung (wenn Cr, Ni, Zn Saures FeSO4 zur Saures FeSO4 zur
- - - (wenn Cr, Ni, Zn
vorhanden sind)
Neutralisation Neutralisation
vorhanden sind)
3. Regenerationsrate
Säure gesamt
> 99 % > 95 % > 95 %
freie Säure > 99 % 80 - 90 % 75 - 85 % > 99 %
4. Einsatzmittel bei der - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie
Regeneration
- Dampf
- VE-Wasser
- VE- Wasser
- zusätzliche Elektrolyte - Erdgas
- Dampf
- Dampf
- Kühlwasser
im Kreislauf - Kühlwasser
- Erdgas
- Kühlwasser
- HCl im Kreislauf durch - Kühlwasser
- Lösemittel in Kreisläufen
Frisch- und Spülwasser - Frisch- und Spülwasser
5. Anwendungsgebiet l/h > 200 > 40 > 60 > 20 > 500 > 500 > 200
6. Komplexität der Anlage Mittel/ Hoch Niedrig Mittel Mittel Hoch Hoch Hoch
7. Platzbedarf Mittel/ Groß Gering Mittel Mittel Groß Groß Mittel
8. Nutzen-/
Kostenverhältnis
Mittel Mittel Mittel Mittel Niedrig Niedrig Niedrig
9. # Anlagen 1 ca. 80 ca. 30 ca. 5 2 1 1 n.a.
Tabelle D.5-2: Überblick über Regenerierungs- und Rückgewinnungsprozesse
(wie von [DFIU99] berichtet)
Stahlverarbeitung 449

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Prozesse zur Rückgewinnung und Regeneration von verbrauchter Säuren aus HNO3 / HF Beizanlagen
Extraktion mit Retardation Dialyse Kristallisation Pyrohydrolyse Bipolare
Outokumpu Prozess
Lösungsmitteln
Membranen
2
Kawasaki
Prozess
1. Prozessprinzip Vollständige Regeneration freier Regeneration freier Regeneration freier Vollständige Vollständige Vollständige
Vollständige
Regeneration
Säuren
Säuren
Säuren
Regeneration Regeneration Regeneration Regeneration
2. Regenerat / reg. Säure Gesamtes HNO3 und Freies HNO3 und HF Freies HNO3 und HF Freies HNO3 und HF Gesamtes HNO3 Gesamtes HNO3 Gesamtes HNO3 und Gesamtes HNO3 und
HF
und HF
und HF
HF
HF
3. Andere Produkte - Metallfluoride Metalloxide Metallhydroxide Ni(OH) 2 Eisenoxid
Abfälle zur Entsorgung Metallsalz-Lösung Metallsalz-Lösung Metallsalz-Lösung Metallhydroxide Metallsalz-Lösung
3. Regenerationsrate HNO3 80 - 95 %
HNO3 80 - 90 % HNO3 90 - 95 % HNO3 > 97 % HNO3 75 - 90 %
Säure gesamt HF 50 - 65 %
HF 90 - 99 % HF 90 - 97 % HF 99 % HF 85 - 95 %
freie Säure HNO3 80 - 95 % HNO3 85 - 95 % HNO3 80 - 95 %
HF 80 - 90 % HF 80 - 90 % HF 50 - 55 %
4. Einsatzmittel bei der - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische Energie - Elektrische - Elektrische - Elektrische Energie - Elektrische Energie
Regeneration
- H2SO4
- VE-Wasser
- VE- Wasser
- Kühlwasser
Energie
Energie - H2SO4 im Kreislauf - Extraktionsmittel
- Kühlwasser
- Erdgas
- Ätzkalilösung im - Propan
TBP und D2EHPA
- TBP im Kreislauf
- Kühlwasser Kreislauf - Kalkstein
im Kreislauf
- Aktivkohle
- Frisch- und - Kieselerde - Dampf
- NH4HF2 im Kreislauf
Abwasser
- Kühlwasser
- Erdgas,
- H2O2 o. ä.
- Frischwasser
5. Anwendungsgebiet l/h >300 >40 >60 >300 >500 >100 4500 >1000
6. Komplexität der Anlage Mittel Niedrig Mittel Mittel Hoch Hoch Mittel Sehr hoch
7. Platzbedarf Mittel Gering Mittel Mittel Groß Mittel Mittel Sehr groß
8. Nutzen-/
Kostenverhältnis
Mittel Mittel Mittel Niedrig Mittel Mittel Mittel Mittel
9. # Anlagen 1 2 ca. 30 ca. 5 1 2 2 2 1
1
weltweit, im Jahr 1990, Produktions- und Pilotanlagen
2 Datenquelle [Com2 FIN]
Fortsetzung Tabelle D.5-2: Überblick über Regenerierungs- und Rückgewinnungsprozesse
(wie von [DFIU99] berichtet)
450 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.5.11 Behandlung von sauren Abfällen / saurem Abwasser
D.5.11.1 Neutralisation von saurem Abwasser
Saures Abwasser aus der Spülung, aus den Wäschern der Abgasreinigung der Beiztanks oder aus
Reinigungsprozessen (Säuberung der Anlage), das nicht in anderen Prozessen der Anlage verwertet
werden kann, wird neutralisiert (z.B. durch Zugabe von alkalischem Abwasser aus anderen Bereichen)
und zur Reduktion der Schadstoffbelastung behandelt, bevor es abgeleitet wird. Gelöste Metallionen
werden in Hydroxide oder wenig lösliche Salze überführt und in einer nachfolgenden Sedimentation,
manchmal unter Zugabe von Flockungsmitteln, abgeschieden. Der abgeschiedene Metallschlamm
wird in Filterpressen entwässert und dann deponiert.
Die Neutralisation von verbrauchten Beizbädern erzeugt große Mengen an Schlamm. Dieser Schlamm
besteht zum größten Teil aus Eisenhydroxid und Wasser und kann, solange keine unerwünschten
Metalle (z.B. Zink) oder andere Bestandteile enthalten sind, in der Eisenproduktion verwertet werden.
Eine Vermischung von Abwasserströmen und Schlämmen, die eine Verwertung erschwert, sollte
vermieden werden.
Die Neutralisation kann auch große Mengen an Neutralsalzen (wie z.B. NaCl, CaCl2, Na2SO4, CaSO4)
erzeugen, von denen die meisten eine sehr hohe Löslichkeit in Wasser besitzen und die mit dem
behandelten Abwasser emittiert werden. Eine Abtrennung aus dem Abwasser ist nur mit sehr
speziellen und in den meisten Fällen unökonomischen Anlagen (Umkehrosmose, Elektrodialyse oder
Verdampfung, gefolgt von Ionentauschern und Konzentrateindampfung mit Salztrocknung) möglich.
Auch wenn diese Salze abgeschieden werden, ist ihre Verwertbarkeit durch die
Mischzusammensetzung begrenzt und die Deponierung kann aufgrund der Löslichkeit beschränkt
sein. [EUROFER CR]
Es muss zwischen Neutralisationsschlämmen aus Edelstahlbeizen und aus Beizanlagen für unlegierten
Stahl unterschieden werden. Schlämme aus der Neutralisation von Mischsäureabfällen werden
normalerweise deponiert, da eine Verwertung nicht möglich ist. [Com2 CR]
Stahlverarbeitung 451

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.6 ERWÄRMEN VON PROZESSLÖSUNGEN (SÄUREN,
EMULSIONEN…)
Das Erwärmen von Prozesslösungen ist an verschiedenen Stellen bei der Eisenmetallverarbeitung
notwendig, z.B. beim Erwärmen von Beizsäure, bei Emulsionsspaltung oder bei der
Reduzierung/Eindampfung von Abwasser. Im Prinzip stehen zwei Techniken zur Verfügung:
Wärmetauscher und Tauchbrenner. Das jeweilige Funktionsprinzip für Wärmetauscher und
Tauchbrenner ist in Bild D.6-1 bzw. Bild D.6-2 dargestellt.
Die früher eingesetzte Technik des Eindüsens von Dampf (z.B. zur Erwärmung von Beizsäure) wird
hier nicht näher betrachtet, da diese zu einer unnötigen Verdünnung des Prozessbades führt.
In Wärmetauschern sind das Heizmedium und die zu heizende Flüssigkeit voneinander getrennt, es
findet keine Durchmischung (oder Kontamination) statt. Bei Tauchbrennern wird das Heizmedium,
heiße Verbrennungsgase, direkt in die zu heizende Flüssigkeit geleitet, und beide werden vermischt.
Beide Heizmethoden haben Vor- und Nachteile, ihre Anwendung hängt bis zu einem gewissen Grad
von den individuellen Gegebenheiten der jeweiligen Anlage ab.
In den Fällen, in denen Abwärme in Form von Dampf oder eines anderen Heizmediums (mit
geringerer Temperatur) zur Verfügung steht, werden üblicherweise Wärmetauscher eingesetzt. Es gibt
verschiedene Bauarten für Wärmetauscher (Röhren oder Platten), je nach den chemischen
Eigenschaften des zu heizenden Produktes und/oder des Heizmediums müssen qualitativ hochwertige
Materialien verwendet werden. Wärmetauscher benötigen eine große Oberfläche für den
Wärmeübergang.
Steht Brenngas in ausreichendem Maße zur Verfügung oder müsste Dampf erst noch erzeugt werden,
kann es sinnvoll sein, den Brenner direkt zum Aufheizen zu verwenden und so den Wirkungsgrad zu
erhöhen. Ein Nachteil ist, dass das Produkt mit CO2, SO2, NOx etc. kontaminiert wird, was zu
Problemen führen kann. Außerdem könnten Teile des Produktes (z.B. Säuredampf, Tröpfchen) mit
dem Abgas ausgetragen werden und somit eine Abgasbehandlung notwendig machen. [VOEST]
Heating medium = Heizmedium
Flue gas = Abgas
Steam = Dampf
Water = Wasser
Bild D.6-1: Prinzip eines Wärmetauschers
[VOEST]
Oil = Öl
Acid = Säure
Waste water = Abwasser
452 Stahlverarbeitung

Fuel gas = Brenngas
Air = Luft
Flame = Flamme
Bild D.6-2: Prinzip eines Tauchbrenners
[VOEST]
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Product = Produkt
Acid = Säure
Waste water = Abwasser
Es wurden einige Vorteile von Tauchbrennern berichtet: Neben finanziellen Einsparungen wurde
geringerer Energie- und Säureverbrauch angeführt.
Stahlverarbeitung 453

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.7 FLUXEN
D.7.1 Innerbetriebliche Regenerierung von Flussmittel-bädern
(Eisenentfernung)
Während des Betriebes steigt die Eisenkonzentration in Flussmittelbädern an. Ab einem bestimmten
Wert werden die Flussmittellösungen unbrauchbar. Um die Flussmittellösung zurückführen zu
können, muss das Eisen entfernt werden. Dies erfolgt kontinuierlich oder chargenweise.
D.7.1.1 Eisenentfernung mittels Ammoniak und H2O2-Oxidation
Durch Zugabe von Ammoniak (zur Einstellung des pH-Wertes) und H2O2 (als Oxidationsmittel) wird
Eisen als Fe(OH)3 abgeschieden und NH4Cl wird gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen
gebildet:
HCI + NH4OH → NH4Cl + H2O
2FeCl2 + H2O2 + 4NH4OH → 2Fe(OH)3 + 4NH4Cl
Der abgeschiedene Eisenhydroxidschlamm wird abgezogen und deponiert.
gereinigte
Fluxlösung
Filterpresse
Filterkuchen
Fluxbad
ZnCl2 + NH4Cl
Wasserstoffperoxid
Ammoniumwasser
Bild D.7-1: Fließschema für Flussmittelregeneration
[DK-BAT-93]
Zink, das ursprünglich in der Lösung enthalten oder durch Verzinkungsgut, welches mit Lösungen aus
der Spüle oder dem Beizbad benetzt ist, eingetragen wird, verbleibt als ZnCl2.
Normalerweise ist das erzeugte Verhältnis von NH4Cl zu ZnCl2 größer als es von den meisten
Galvanisierern benötigt wird, und die erzeugte Salzmenge reicht nicht aus, den Verbrauch von
Flussmittel zu ersetzen. Dieses kann durch verbrauchte Beizlösung oder durch Entzinkungslösung, die
eine Erhöhung der Flussmittelsalze verursacht, ersetzt werden. Eine andere Möglichkeit, das
NH4Cl/ZnCl2-Verhältnis der erzeugten Salze zu beeinflussen, ist eine Vorreaktion der verbrauchten
Beizlösung oder der verbrauchten Entzinkungslösung mit Krätze oder Asche, um ZnCl2 anstelle von
NH4Cl zu erzeugen.
2HCl + Zn (Krätze) → ZnCl2 + H2 ↑
2HCl + ZnO (Asche) → ZnCl2 + H2O ↑
Reaktor
Schlammeindicker
Schlammtank
454 Stahlverarbeitung

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Eine automatische pH-Wert- und Redox-Kontrolle ermöglicht eine selektive Eisenausscheidung (mit
ca. 50 % Eisen in den Feststoffen) und ein geringes Oxidierungspotential, was eine Zerstörung
organischer Additive im Flussmittelbad verhindert. Um eine maximale Eindickung und
Filtrationswirkung zu erhalten, wird ein selektives Flockungsmittel zugegeben, das zu einer großen
Absetzrate für Feststoffe, Klarheit des Überlaufs und verbesserte Filtration des Ablaufs führt. Ein
Feststoffgehalt des Filterkuchens von ungefähr 50 % ist erreichbar.
Es ist möglich, eine Flussmittellösung zu erzeugen, die den Erfordernissen beim Galvanisieren
entspricht. Für eine optimale Zusammensetzung kann eine Zugabe von Zinkchlorid oder
Ammoniumchlorid notwendig sein. [DK-BAT-93]
D.7.1.2 Eisenentfernung mittels elektrolytischer Oxidation
Das elektrolytische Oxidationsverfahren besteht aus einem oder mehreren Reaktionsmodulen für die
elektrolytische Oxidation des gelösten Eisens und einer Reihe von Sedimentationstanks zum
Ausscheiden des Fällungsproduktes. Ein Fließschema ist in Bild D.7-1 gezeigt.
Centrifugal pump = Kreiselpumpe
Upper/ lower manifold = oberes/unteres Verteilerrohr
Reactor = Reaktor
Bild D.7-2: Schema des elektrolytischen Oxidationsverfahrens
[Choice/Barr-IG-94]
Recirculation & Sedimentation Tank=Rezirkulations-&
Absetzbecken
Primary/Secondary= Primär/sekundär
Pump= Pumpe
Im Reaktor werden zweiwertige Eisen(II)-Ionen zu dreiwertigen Eisen(III)-Ionen oxidiert und als
Hydroxid ausgefällt. Dabei wird Säure gebildet. Als Ergebnis dieser Änderungen sinkt die
Konzentration des gelösten Eisens und die Säurekapazität der Lösung, welche den Reaktor verlässt.
Hierdurch und durch das kontinuierlich Eingetragen von Spülwasser oder Beizlösung in den
Hauptflussmitteltank sind Eisen und Säurekapazität im Rezirkulationstank geringer als im Haupttank.
Das Verhältnis der Konzentrationen in den beiden Tanks hängt von einer Reihe von Faktoren ab, aber
Konzentrationen von praktisch Null Gramm im Rezirkulationstank und von weniger als 2 Gramm pro
Stahlverarbeitung 455

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Liter im Haupttank können leicht erreicht werden; sogar Konzentrationen von 1 g/l oder weniger sind
bei sorgfältigem Betrieb möglich. [Choice/Barr-IG-94]
· Das System basiert auf der Chloridbilanz, und alle aus der Spülung in den Flussmitteltank
eingetragenen Chloride werden zur Bildung/Auffrischung von Zinkammoniumchlorid verwendet.
· Eisen wird entfernt.
· eine Abwasserbehandlung ist nicht erforderlich.
· eine Weiterleitung des Spülwassers in die Beiztanks ermöglicht signifikante Einsparungen bei
den Kosten für Säure.
· Wasserverbrauch und Kosten werden minimiert. [Choice/Barr-IG-94]
Es wurden mögliche Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Ersatzteilen angeführt, da der Lieferant
in Australien sitzt. [Com2 EGGA]
D.7.1.3 Eisenentfernung mittels Ionenaustauscher
Beim Ionenaustauschverfahren werden Harze eingesetzt, um das Eisen zu absorbieren. Da dieses
Verfahren empfindlich auf Feststoffpartikel reagiert, muss die Flussmittellösung zunächst gefiltert
werden. Dies kann in Standardplattenfiltern erfolgen. Durch Zugabe von konzentrierter NaOH wird
der pH-Wert eingestellt. Durch ständiges Rühren in der Neutralisationseinrichtung wird eine
homogene Mischung erzeugt, die dann durch die Ionenaustauschkolonnen gepumpt wird, wo das
Eisen absorbiert wird. Anschließend wird die Flüssigkeit in das Spülbad/Flussmittelbad
zurückgepumpt. Wenn die Harze mit Eisen gesättigt sind, müssen sie ‚gestrippt’ und regeneriert
werden. Die Strippungs-/Regenerierungslösung wird aus einem Vorratsbehälter über die Kolonnen in
einen anderen Behälter umgepumpt, wobei in der Kolonne ein Austausch von Eisen und Säure
stattfindet. Eisen wird in HCl gelöst, während die Säure am Harz absorbiert wird. [Sprang-IG-97]
D.7.2 Externe Wiederverwertung von verbrauchter
Flussmittellösung
D.7.2.1 NH3 Entfernung, Ausscheidung und teilweise Verwertung zur
Produktion von frischer Flussmittellösung
� Keine wurden keine Informationen eingereicht.
D.7.2.2 H2O2 Oxidation und Verwertung zur Produktion von frischer
Flussmittellösung
� Keine wurden keine Informationen eingereicht.
456 Stahlverarbeitung

D.8 SPÜLEN
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
D.8.1 Effizienter (Mehrfach-) Einsatz von Spülwasser
Bild D.8-1 zeigt die Varianten der gängigen Spültechniken, von überholten Durchlaufspülen bis hin zu
komplizierten kombinierten Spülsystemen. Die zugehörigen Wasserverbräuche sind in Tabelle D.8-1
wiedergegeben. Aufgrund des hohen Wasserverbrauches bei (Einmal-) Durchlaufspülen ist diese
Technik nicht mehr akzeptabel. Mehrfachspülen (Kaskaden) und Standspülen führen zu ausreichend
hohen Konzentrationen, die eine Verwertung in vorgeschalteten Prozessbädern oder einen Einsatz
von Regenerierungs- und Rückgewinnungsmaßnahmen erlauben.
Items to be pickled = Beizgut
Pickling = Beize
Rinsing = Spülung
Single rinse /flow rinse = (einmal) Durchlaufspüle
Mutliple rinse = Mehrfachspülung
Bild D.8-1: Spülsysteme
[Rituper93]
2/4-step cascade = Kaskade mit 2/4 Stufen
Static rinse (tank) = Standspüle
Spray rinse = Sprühspüle
Combined rinse system = kombiniertes Spülsystem
Stahlverarbeitung 457

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Konzentration im Beizbad
[g/l]
100 200 600
Restkonzentration im letzen Spülbad
[mg/l]
5 10 20 50 5 10 20 50 5 10 20 50
Spülkriterium 2 10 4 10 4 5 10 3 2 10 3 4 10 4 2 10 4 10 4 4 10 3 1,2 10 5 6 10 4 3 10 4 1,2 10 4
Spülsystem Anzahl der Bäder Spülwasserverbrauch [m 3 /h] Spülwasserverbrauch [m 3 /h] Spülwasserverbrauch [m 3 /h]
Durchlaufspüle 1 2000 1000 500 200 4000 2000 1000 400 12000 6000 3000 1200
2-Stufen Kaskade 2 14,1 10 7,1 4,5 20 14,1 10 6,3 34,6 24,5 17,3 11
3-Stufen Kaskade 3 2,7 2,1 1,7 1,3 3,4 2,7 2,1 1,6 5,0 4,0 3,1 2,3
4-Stufen Kaskade 4 1,2 1,0 0,9 0,7 l,4 1,2 1,0 0,8 1,9 1,6 1,3 1,0
Stand- und
Durchlaufspüle
2 400 200 100 40 800 400 200 80 2400 1200 600 240
Standspüle
2-Stufen Kaskade
3 6,3 4,5 3,2 2,0 9,0 6,3 4,5 2,9 15,5 11,0 7,7 4,9
Standspüle
3-Stufen Kaskade
4 1,6 1,3 1,0 0,7 2,0 1,6 1,3 0,9 2,9 2,3 1,8 1,3
Sprühspüle
Wirkungsgrad 100 %
1 9,9 9,2 8,5 7,6 10,6 9,9 9,2 8,3 11,7 11,0 10,3 9,4
Sprühspüle
Wirkungsgrad 30 %
1 3,3 3,1 2,9 2,6 3,6 3,3 3,1 2,8 4,0 3,7 3,5 3,2
Bemerkung: Ausschleppung 100 l/h
Tabelle D.8-1: Vergleich der Spülwasserverbräuche unterschiedlicher Spülsysteme
[Rituper93]
458 Stahlverarbeitung

D.8.2 Behandlung von Spülwasser
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Ionenaustauscher, elektrolytische Eisenentfernung, Umkehrosmose, oxidierende
Eisenentfernung
� Es wurden keine Informationen eingereicht.
D.9 PROZESSWASSER- UND ABWASSERBEHANDLUNG
D.9.1 Behandlung von öl- und zunderhaltigem Abwasser
In den meisten Fällen wird Grobzunder gleich am Anfallort in Zundergruben (kleine
Gravitationsabscheider) abgeschieden, um Anlagen vor Beschädigung zu schützen, z.B. wenn das
zunderhaltige Abwasser mittels Pumpen befördert werden muss. Zundergruben können den
Schwebstoffgehalt im Abwasser (Durchfluss 20 - 40 m 3 /(m 2 h)) von 200 - 800 mg/l bis auf 60 - 100
mg/l reduzieren. Der Vorteil von dezentralisierten Zunderfängen ist, dass keine Sedimentation
/Ablagerung in den Spülrinnen und damit weniger Korrosion stattfindet.
Zur weiteren Behandlung (Zwischenbehandlung) wird das Wasser normalerweise physikalisch in
Absetzbecken behandelt, um Grobzunder und Öl abzutrennen. Es stehen verschiedene Bauarten,
vertikal und horizontal durchströmte Absetzbecken, zur Verfügung. Bild D.9-1 und Bild D.9-2 zeigen
Beispiele solcher Schwerkraftabscheider.
Das Prinzip dieser Abscheider ist, dass grobe, schwere Partikel sich am Boden des Beckens absetzen,
während der größte Teil des dispergierten Öls an die Oberfläche steigt. Das Wasser wird über einen
Überlauf mit einer Ölbarriere, die verhindert, dass mit dem gereinigten Wasser Öl ausgetragen wird,
abgeleitet. Die abgeschiedenen Feststoffe werden mit Bodenräumern in einen Sammeltrichter
befördert, von wo aus sie - mittels Pumpen oder Absaugleitungen - ausgetragen werden können.
5
4
1
3
2
7
Stahlverarbeitung 459
8
6
round.ds4
1 Abwasserzulauf 5 Reinwassersammelleitung
2 Wasserverteiler 6 Reinwasserablauf
3 Absetzbecken Reservoir 7 Schlammsammeltrichter
4 Reinwasserüberlauf 8 Bodenräumer
(Absaugleitungen für Schlammaustrag sind nicht gezeigt)
Bild D.9-1: Vertikaldurchströmtes Rundabsetzbecken
[DFIU98]

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
1
3
2
1 Abwasserzulauf 4 Reinwasserablauf
2 für Sedimentation nutzbarer Raum 5 Schlammkratzer
3 Schlammsammeltrichter
Bild D.9-2: Horizontaldurchströmtes Absetzbecken
[DFIU98]
5
460 Stahlverarbeitung
4
settling.ds4
Die erreichbare Reduktion hängt von der Tankgröße, der Korngrößenverteilung, der Zugabe von
Flockungsmitteln und dem Ölgehalt ab. Absetzbecken können Schwebstoffgehalte von 40 - 80 mg/l
auf 20 - 35 mg/l reduzieren (Durchfluss 4 - 15 m 3 /(m 2 h)).
Eine andere Art von Schwerkraftabscheidern sind Schneckenklärer (Schneckenentwässerer) und
Lamellenklärer, die im Vergleich zu Absetzbecken eine kompaktere Bauweise haben. In
Lamellenklärern (Bild D.9-3) wird das einströmende Wasser über eine Reihe von schrägstehenden
Blechen (Lamellen) geleitet. Die Absetzhöhe ist viel geringer. Die abgeschiedenen Feststoffe rutschen
entlang der Platten herunter, während das Öl an der Unterseite der Bleche nach oben steigt und dort
durch Skimmer abgesammelt wird. Das gereinigte Wasser wird über ein Überlaufwehr abgeleitet. Die
Sedimente werden am Boden, z.B. durch Förderschnecken ausgetragen.
Schneckenklärer (siehe Bild D.9-4) sind im Wesentlichen Tanks mit einem schrägen Boden. Die
Feststoffe, die sich aufgrund der Schwerkraft absetzen, werden durch die rotierende Schraube, die
teilweise in die Sedimente hineinragt, ausgetragen.
Clean water = saubere Wasser
Sludge = Schlamm
Bild D.9-3: Schema eines Lamellenklärers
[Fichtner]
Oil = Öl
Inlet = Einlauf

Overflow weir = Überlaufwehr
Mudguard = Schlammabscheider
Skimmer = Abschöpfer
Bild D.9-4: Schneckenklärer
[BSW-WWT-90]
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Feed distributor = Einlaufverteiler
Discharge launder = Austrag
In Zentrifugalabscheidern werden Zunderpartikel durch die Zentrifugalkraft an die Wand gepresst.
An der Wand der Abscheidekammer sinken die Zunderpartikel nach unten in einen Auffangbehälter.
Wenn dieser voll ist, setzt ein automatischer Austragvorgang ein. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass
keine Ölabtrennung möglich ist.
Öl, das an der Oberfläche schwimmt, wird durch Ölabschöpfer (Skimmer) entfernt. Das Öl haftet an
Endlosbändern oder Schläuchen, die im Bad hängen. Mit diesen Bändern und Schläuchen wird das Öl
zu Ablaufrinnen außerhalb des Absetzbeckens befördert und abgestreift. Anstelle eines Endlosbandes
kann auch ein Rad eingesetzt werden.
Die Feinreinigung findet in Kies- oder Sandfiltern statt (Bild D.9-5). Das Wasser fließt von oben
nach unten durch das Filtermedium, und so werden große Mengen an Zunder, Schlamm und Öl
zurückgehalten. Je nach Reinigungssystem können diese Filter alle Stoffe bis zu einer Korngröße von
1 Mikron aus dem Wasser entfernen. Das gereinigte, aber immer noch thermisch belastete Wasser,
wird in Kühltürmen auf die erforderliche Rezirkulationstemperatur gekühlt. Kies- und Sandfilter
müssen gereinigt werden, um Feststoffe und Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Die Filter werden in
definierten Zeitabständen, oder wenn ein vorgegebener Filterwiderstand erreicht wird, rückgespült.
Die Rückspülung erfolgt mit Wasser oder Luft. Das zur Rückspülung benötigte Wasser beträgt in etwa
1 – 3 % des gereinigten Wassers.
Einige Sandfilter werden kontinuierlich rückgespült. Dabei fließt das Wasser von unten nach oben
durch das Filtermedium. Kontinuierlich wird Sand nach oben befördert und gewaschen. Der gereinigte
Sand fällt oben auf das Filtersandbett.
Rückspülwasser ist normalerweise hoch belastet und wird entweder in den Vorbehandlungsanlagen,
wenn nötig unter Zugabe von Flockungsmitteln, oder getrennt in separaten
Schlammbehandlungseinheiten behandelt.
Stahlverarbeitung 461

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Zur Behandlung von Rückspülwässern der Sandfilter wird das Wasser durch Zugabe von
Flockungsmitteln eingedickt und in Sedimentationsstufen geklärt. Das Flockungsmittel wird dem
Rückspülwasser in einer Vorreaktionskammer zugegeben und vermischt. In der zentralen Kammer
setzt sich der Schlamm ab. Das gereinigte Wasser wird über ein Überlaufwehr abgeleitet und wieder
dem Sandfiltersystem zugeführt. Mit Kratzvorrichtungen wird der Schlamm am Boden eingesammelt
und abgezogen.
Wenn der anfallende Schlamm zu viel Wasser enthält, wird eine Presse zur Entwässerung eingesetzt.
Solch eine Presse kann als Filterpresse, Membranfilterpresse oder als Zentrifuge ausgebildet sein. Das
gefilterte Wasser wird in den Eindicker zurückgeleitet. [EUROFER HR]
Rinsing = Spülen
Gravel filter = Kiesfilter
Filter packing = Filterschüttung
Tuyere bottom= Stützboden
Filtrate = Filtrat
rinsing air entry = Spüllufteinlass
crude water entry = Rohwassereintritt
sludge exit = Schlammaustrag
Venting = Belüftung
Clean water exit = Reinwasseraustrag
rinse water entry = Spülwassereinleitung
Filter gravel = Fliterkies
Nozzle = Düse
Nozzle bottom = Düsenboden
Rinsing air = Spülluft
Filter nozzle = Filterdüse
Rinse water = Spülwasser
Bild D.9-5: Beispiel eines Kieselfilters mit Andeutung des Rückspülvorgangs
[Theobald]
Eine weitere Option zur Feinreinigung von vorgeklärten Abwässern sind Filter, die aus zylindrischen
Drahtgeflechtfilterelementen bestehen (siehe Bild D.9-6).
462 Stahlverarbeitung

Water = Wasser
Filter additives = Filteradditive
Filtrate = Filtrat
Compressed air = Druckluft
Filtering fabric= Filtergewebe
Supporting fabric= Stützgewebe
Spacer = Abstandhalter
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Filtration process = Filtrationsprozess
Detaching = Ablösung
Regeneration = Regenerierung
Sludge drying= Schlammtrocknung
Wire-netting filter = Drahtgewebefilter
Storage tank = Vorratstank
Bild D.9-6: Beispiel eines Drahtgewebefilters mit Andeutung des Rückspülvorgangs
[Theobald]
Die Betriebsphasen dieser Filter werden unterschieden in
• Startphase, während der sich eine Filterhilfsschicht auf dem Maschengewebe aufbaut.
• Filtrationsphase, während der weiteres Filterhilfsmittel aufgeschichtet wird, um Filtrat und
Schlammschicht durchlässig zu halten.
• Rückspülphase, während der die Filter durch Umkehrung der Fließrichtung gereinigt werden.
Schlamm aus der Rückspülung kann direkt entwässert werden und muss vor der Verwertung (z.B. in
der Sinteranlage) nur speziell behandelt werden, wenn die Ölgehalte zu hoch sind. [Theobald]
Für eine effizientere Zwischenreinigung und für eine verbesserte Abtrennung von Zunder und Öl
wurden so genannte belüftete Feinzunderfänge, wie in Bild D.9-7 gezeigt, entwickelt. Diese
vereinigen die Prinzipien der Sedimentation und der Flotation. Feststoffe setzen sich am Boden ab und
werden durch Kratzvorrichtungen entfernt, während Luft eingedüst wird (Luftbläschen), die das
Aufschwimmen des Öls verbessern.
Stahlverarbeitung 463

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Bodenräumer
Bild D.9-7: Belüfteter Feinzunderfang
[DFIU 98]
Ölabtrennzone
Lufteinlassröhren
Durch die Bewegung wird das vom Feinzunder absorbierte Öl abgewaschen. Die verbesserte
Trennung von Öl und Zunder und der dadurch gesenkte Ölgehalt im Zunder, verbessern die
Wiederverwertungsmöglichkeiten. Mit Verweilzeiten von 15 bis 30 Minuten und Durchflussmengen
von 15 - 20 m 3 /(m 2 h) können belüftete Feinzunderfänge Reduktionsraten von 99 % für Partikel > 63
µm und 20 - 80 % für Partikel zwischen 31 - 63 µm (abhängig von der Korngrößenverteilung)
erzielen. [DFIU98], [Theobald],
Einlass
Auslass
Reduktion
[mg/l]
[mg/l]
[%]
Schwebstoffe 32,3 25,8 20,1
Sinkstoffe 95,5 44,2 53,7
Fe gesamt 43,5 24,6 43,4
Kohlenwasserstoffe 1 2,0 1,3 35,0
Bemerkung: Datenquelle [StuE-111-3]
1
Bestimmt gemäß DIN 38 409, Teil 18, 1981
Tabelle D.9-1: Beispiel der mit belüfteten Feinzunderfängen erreichten Emissionswerte
Eine Reduzierung der Öl- und Fettgehalte durch Einsatz von belüfteten Feinzunderfängen als
Vorreinigungsstufe vor Kies- oder Sandfilter kann den Betrieb der Filter verbessern. Die Intervalle für
die Rückspülung werden durch die geringere Belastung verlängert, und die Verstopfung der Filter
durch Öl und Fette wird minimiert. [UBA-Kloeckner-82]
Walzzunder kann wegen seiner ferro-magnetischen Eigenschaften auch durch Magnetfilter (siehe
Beispiel in Bild D.9-8) entfernt werden. Eine Spule erzeugt ein Magnetfeld, in dem das Stahlgehäuse
des Filters und die Matrix aus Fasern magnetisiert werden (Verstärkung). Aufgrund des hohen
Gradienten werden auch kleine ferro-magnetische Partikel, wie Feinzunder, angezogen.
464 Stahlverarbeitung

Matrix fiber = Matrixfasern
Bild D.9-8: Magnetabscheider (Beispiel eines Hochgradienten MA)
[Svedala]
D.9.2 Kühlsysteme und Kühlwasserbehandlung
Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
Um Kühlwasserkreisläufe geschlossen betreiben und so den Wasserverbrauch reduzieren zu können,
muss das Kühlwasser rückgekühlt und behandelt werden.
Die Kühlung erfolgt entweder durch Verdampfung in Kühltürmen, durch Wärmetauscher oder in
Hybrid-Kühltürmen (Mischformen). In zwangsbelüfteten Gegenstrom-Kühltürmen wird das Wasser
auf Gitter in den Zellen des Turms gesprüht und fließt über die Blöcke in das Auffangbecken. Seitlich
oder oben angebrachte Gebläse saugen Umgebungsluft an, die dann im Gegenstrom an dem Wasser
vorbeistreicht und dieses kühlt. Durch Kontrolle des Luftstroms wird die Kühlwirkung gesteuert. Die
Entsalzung wird über Messungen der elektrischen Leitfähigkeit geregelt. Falls notwendig werden
Dispergierungsmittel, Natriumhypochlorit und Biozide (zur Vermeidung von Bakterien- und
Pilzwachstum) sowie Säure oder Basen (pH-Wert) zugegeben. [EUROFER HR]
Platten-Wärmetauscher bestehen aus Platten mit Durchflusskanälen, die zu Paketen
zusammengefasst werden. Durch die Platten wird alternierend warmes Abwasser und kaltes
Kühlwasser gepumpt. Der Wärmeübergang findet durch die Wände der Platten statt. [EUROFER HR]
In Hybrid-Kühltürmen ist im oberen Teil des Kühlturms ein Plattenwärmetauscher installiert. Im
unteren Teil wird das Wasser durch Verdunstung gekühlt. Durch den Wärmetauschers wird die zu
100 % gesättigte feuchte Luft erwärmt und kondensiert später und weniger intensiv.
Bei Planung und Bau von Kreislaufwasserbehandlungen mit Kühltürmen müssen die geographischen
Gegebenheiten einer Anlage berücksichtigt werden. Wegen der Verdampfung bei der Rückkühlung
kann es, insbesondere in Zentraleuropa, zu permanenter Nebelbildung (sog. Industrieschnee) kommen.
[EUROFER HR]
Stahlverarbeitung 465

Teil D / Techniken aus mehreren Untersektoren
466 Stahlverarbeitung

ANNEXES

Best Available Technique Reference Document on
Ferrous Metals Processing
Annex I. Monitoring............................................................................................................................471
Annex II. Legislation............................................................................................................................473
Glossary ..............................................................................................................................................483
References ..............................................................................................................................................487
Ferrous Metals Processing Industry 469

ANNEX I. MONITORING
Annexes
On issues specific to the ferrous metals processing sector, it was reported during the 2 nd TWG
meeting that there are difficulties in measuring acid fumes (especially HF and in low
concentration ranges) and on measuring fugitive emissions.
It was also mentioned that for discontinuous sampling, the sampling period and number of
samples taken should be sufficient to demonstrate that the results are reflective of the actual
performance.
No further information on monitoring was submitted.
Ferrous Metals Processing Industry 471

ANNEX II. LEGISLATION
Annexes
No other information on legislation regarding the ferrous metals processing than that presented
in this annex was submitted. In cases where the legislation of certain Member States is missing,
that information was not made available to the Bureau.
1. HELCOM and PARCOM Recommendations
In the following HELCOM and PARCOM recommendations regarding ferrous metals processes
are summarized:
HELCOM Recommendation 11/7
1. As of January 1st 1995 dust emissions from processes (including rolling, furnaces in rolling
mills and cutting) in the iron and steel industry should be avoided or collected and filtered
before being allowed to enter into the atmosphere.
2. Fugitive emissions from all processes should be avoided as far as technically feasible e.g.
by encapsulation, evacuation hoods combined with good housekeeping practices.
3. Fabric filters or technology environmentally equivalent should be used for dust cleaning
e.g. in sintering plants, for secondary gases from blast furnaces and basic oxygen furnaces,
in electric arc furnaces and at cutting and grinding operations.
When these technologies are used the particulate matter content of the filtered gases should,
as a guiding value, not exceed 10 mg/m 3 (ndg). In any case, the particulate matter content of
the filtered gases should not exceed 50 mg/m 3 (ndg).
4. A good process and device control and regular monitoring should be maintained in order to
keep emissions low. From 1987 dust emissions shall be continuously monitored if the
particulate emission is 5 kg/h or more or the cadmium emission is 5 g/h or more and that
installations with a particulate emission of 2 to 5 kg/h shall be equipped with measuring
instruments which continuously determine waste gas opacity, e.g. optical transmission.
HELCOM Recommendation 17/5
1. General requirements
• process water, polluted cooling water and polluted stormwater should be treated separately
from unpolluted cooling water at each plant
• installation of closed water systems should be developed for process water and polluted
cooling water in order to reach a circulation rate of at least 95 %
• production processes, utilization of by-products, waste- and storm-water treatment
technology should be developed in order to minimise discharges
• internal and external measures should be taken to minimise accidental discharges (e.g.
installation of sufficient storage capacity for untreated waste waters)
• sludges should be disposed of in a manner causing minimal environmental hazard,
preferably by treating and entering the sludges to the blast furnace, sintering plant or
electric arc furnace
2. Requirements to the effluent of the plant
After having fulfilled the general requirements under 1, the following limit values should not be
exceeded as annual mean values:
Ferrous Metals Processing Industry 473

Annexes
Hot Rolling: Suspended Solids 50 g/t (or 1 t/a) Oil 10 g/t (or 0.2 t/a for existing plants only)
Cold Rolling: Suspended Solids 10 g/t Oil 5 g/t
HELCOM Recommendation 13/6
Definition of best environmental practice
PARCOM Recommendation 92/3 concerning limitation of pollution from new secondary
steel production and rolling mills
Contracting parties to the convention for the prevention of marine pollution from land-based
sources agree that:
Measures should be taken to reduce NOx emissions at pickling plants where nitric acid is used
and NOx emissions (as NO2) exceed 5 tonnes /year. The measures should aim at a reduction rate
of at least 70 %.
At least 95 % process water (i.e. water from direct cooling) should be recirculated from hot
rolling and continuous casting machines.
The discharges of suspended solids (s.s.) and oil in bleed from process water systems from hot
rolling should not exceed 50 g/tonne processed steel for suspended solids and 10 g/tonne for oil.
Before discharging spent oil emulsions from cold rolling, treatment by e.g. ultrafiltration should
be carried out. The discharges from cold rolling should not exceed 10 g/tonne for s.s. and 5
g/tonne processed steel for oil. For plants with integrated waste water systems the total annual
discharge should not exceed the sum of the annual production multiplied with the values above
for each process.
Waste water flow from pickling should be reduced as far as possible. Discharges of metals from
pickling plants should be limited as follows:
Ni 1 mg/l
Cr-tot 1 mg/l
Cr (VI) 0.1 mg/l
Zn 2 mg/l
Cd 0.2 mg/l
(maximum concentration of metals in effluent water in unfiltered samples)
In pickling plants using more than 20 tonnes of nitric acid per year, measures should be taken in
order to reduce the nitrate discharges by applying acid regeneration, or equally efficient method.
Recovery of metals from all zinc-rich (zn concentration above 16 %) filter dust and filterdust
from all stainless steel production should be carried out.
PARCOM Recommendation 90/1 of 14 June 1990 on the definition of the bestavailable
technology for secondary iron and steel plants
The Paris Commission agrees that as a minimum the following measures constitute the best
available technology for secondary iron and steel plants:
• Fabric filters for dust cleaning or equally efficient arrestment system at cutting, grinding
and scarfing operations
• Regeneration of pickling baths and closing of rinse water systems
• Addition of hydrogen peroxide to pickling baths containing nitric acid or any equivalent
measure which enables reduction on NOx to the atmosphere
474 Ferrous Metals Processing Industry

Annexes
• Sedimentation combined with filtration of waste water from continuous casting and rolling.
Recirculation or re-use of the water.
• Metal recovery from filter dust.
2. GENERAL AUSTRIAN EMISSION LIMITS VALUES INTO AIR
(see also ordinance Nr. 160)
2.1. Installations for Heating / Reheating / Heat Treatment
(see BGBl. II Nr. 160, page 727, para. 5)
SO2 emission limit value, using coke oven gas 300 mg/Nm 3
NOx emission limit value, using preheated air 750 mg/Nm 3 NOx emission limit value, not using preheated air
(calc. as NO2)
500 mg/Nm 3 (calc. as NO2)
O2 reference value for gas or liquid fuels is 5 % (details see page 726 of the ordinance)
2.2 Installations for Acid Surface Treatment
(see BGBl. II Nr. 160, page 727, para. 7)
SO2 emission limit value 300 mg/Nm 3
NOx emission limit value 500 mg/Nm 3 (calc. as NO2)
O2 reference value for gas or liquid fuels is 3 %, for solid fuels 6 % (details see page 726 of the
ordinance)
The above limit value are half hourly mean values and have to be applied to new plants. Old
plants have to reach these values 5 years later, after this ordinance is entering into force, that
means in June 2002. More details are listed in the ordinance.
2.3 General Austrian Emission Limits into Water
Waste water Emission Limit Values for hot / cold metal treatment (rolling, forging, pressing,
drawing,..); for more details see page 2835 – 2838 of the ordinance (BGBl. 345/1997)
Hot forming (pp. 2835) Cold forming (pp. 2836)
running water public discharge
channel
running water public discharge
channel
General Parameter
Temperature 30 °C 35 °C 30 °C 35 °C
Fish toxicity GF 2 no affect on bio- 4 no affect on biological
degradation
logical degradation
Filter out matter 50 mg/l 200 mg/l 50 200
pH value 6.5 – 8.5 6.5 – 9.5 6.5 – 8.5 6.5 – 9.5
Inorganic parameter mg/l mg/l mg/l mg/l
Chromium as Cr 0.5 0.5 0.5 0.5
Chromium-VI as Cr 0.1 0.1
Iron as Fe 2.0 2.0 2.0 2.0
Copper as Cu 0.5 0.5
Nickel as Ni 0.5 0.5 0.5 0.5
Zinc as Zn 1.0 1.0 1.0 1.0
Fluoride as F 30 30
Nitrate as N 20 -
Nitride as N 1.5 10
Ammonium as N 5.0 5.0 -
Phosphor as P 2.0 2.0 -
Organic parameter mg/l mg/l mg/l mg/l
Chem. Oxygen demand,
CSB calc. as O2
75 200 -
Sum of organic comp. 10 20 10 20
Table 2-1: Waste water Emission Limit Values
Ferrous Metals Processing Industry 475

Annexes
This ordinance was entering into force in 1998 for new plants. Old plants have to fulfil the
requirements within the next 7 years, which means until 2005. For further information related to
monitoring see §3 and 4 of the ordinance.
3. CURRENT GERMAN LEGISLATION RELEVANT FOR FERROUS
METAL PROCESSING ACTIVITIES
Important regulations relevant to ferrous metals processing activities in Germany are laid down
in the BImSchG (Federal Immission Control Act), the WHG (Federal Water Act) and the KrW-
/AbfG (Waste Avoidance, Recycling and Disposal Act for the Promotion of Closed Substance
Waste Management and Ensuring Environmental Compatible Waste Disposal). Germany uses a
segregated media licensing system for different environmental media, but the final decision on
an installation is reached by the assessment of environmental impacts to all media by the local
authorities. Also noise requirements are considered in the licensing procedure. Germany aims at
favouring pollution prevention in the licensing procedure. The „precautionary principle“ has a
legal status which permitts the setting of standards. Legal standards are not subject to any
negotiation in the licensing process in Germany.
In compliance with the federal structure of Germany, the implementation of environmental laws
and decrees is under the responsibility of the federal states (Bundesländer), which may
implement the administrative procedure differently. For new plants, that are regarded as
relevant with respect to emissions and releases into the environment, also an environmental
impact assessment is required during the licensing procedure (cf. Gesetz über die
Umweltverträglichkeitsprüfung, UVPG).
Area Legal Basis Regulations and ordinances
Transport Verkehrsrecht Gefahrgutverordnung Straße
Gefahrgutverordnung Schiene
Gefahrgutverordnung Binnenschifffahrt
Health and safety at work Chemikaliengesetz (ChemG) Chemikalienverbotsordnung
Gefahrstoffverordnung
Gewerbeordnung TA Lärm
Emissions Bundes-Immissionsschutzgesetz
(BImSchG)
Arbeitsstättenverordung und -richtlinien
Bundes-Immissionsschutzverordnungen
Bundes-
Immissionsschutzverwaltungsvorschriften
TA Luft
TA Lärm
Wasserhaushaltsgesetz (WHG) Katalog wassergefährdender Stoffe
Abwasserverwaltungsvorschriften
Indirekteinleiterverordnungen der Länder
Waste Abfallgesetz (AbfG) Abfall- und Reststoffüberwachungsverordnung
Abfallbestimmungsverordnung
Reststoffbestimmungsverordnung
TA Abfall
TA Siedlungsabfall
Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrW.-/AbfG)
Table 3-1: Legal basis and regulations alongside the product line
Table 3-1 gives an overview of the German legal basis and regulations for environmental
protection in Germany alongside the product line. In the following, a selection of most
important acts, regulations and requirements concerning air and water quality for ferrous mteals
processing activities is presented.
476 Ferrous Metals Processing Industry

3.1 German regulations concerning air quality
Annexes
The basic law for air pollution control and noise abatement in Germany is the Federal
Immission Control Act (Bundes-Immissionsschutzgesetz, BImSchG). It primarily aims towards
the protection of the medium air, but it also applies to the media water and land in case
pollution is introduced via the air. The BImSchG is complemented by 21 ordinances and the
Technical Instructions on Air Quality (TA Luft). Especially the TA Luft specifies in more detail
requirements to be met by installations subject to licensing. The next sections present important
acts and ordinances of German air pollution prevention in more detail.
3.1.1 Federal Immission Control Act (Bundes-Immissionsschutz-gesetz, BImSchG)
The BImSchG is the legal instrument for monitoring air pollution. Immission as defined within
the law comprises air pollutants, and also noise, vibration, light, heat, radiation and associated
factors affecting humans as well as animals, plants or other things. This concept already
implements the idea of cross-media effects to a certain extent. The BImSchG requires federal
authorities to issue ordinances identifying the types of facilities, which are subject to licensing,
set licensing requirements for these facilities, and impose emission limit values and technical
control requirements for all facilities, whether licensed or not.
Especially article 5(1)3 BImSchG aims at the avoidance and minimisation of wastes and
residues. The paragraph emphasises the cross-media effects of industrial production.
The concept of "state of the art technology" defined in the BImSchG is similar to the one of
BAT:
State of the art as used herein shall mean the state of development of advanced processes of
facilities or modes of operation which is deemed to indicate the practical suitability of a
particular technique for restricting emission levels. When determining the state of the art,
special consideration shall be given to comparable processes, facilities or modes of operation
that have been successfully proven in practical operation. (Article 3 paragraph 6 BImSchG)
In principle, "state of the art technology" is stated in terms of emission limits set by the
licensing authority, the choice of technology to comply with the emission limit levels is left to
industry. Necessary precautions against harmful effects on the environment are to be taken in
particular by using control measures corresponding to the state of the art. Depending on the
mass flow, some substances have to be measured continuously (eg. SOx, NOx, and particulates).
Some relevant ordinances as well as selected requirements of the BImSchG are briefly
presented in the following.
3.1.1.1 Ordinance on installations subject to licensing (4. BImSchV)
The 4. BImSchV (Ordinance on installations subject to licensing) lists all installations that are
subject to licensing under the BImSchG. According to this ordinance (cf. Annex, row 1, N° 3.5
and 3.6) installations for the rolling of metals and for scarfing have to undergo a formal
licensing procedure, regardless if they are new installations or substantial alterations to location,
nature or operation of existing installations.
3.1.1.2 Technical Instructions on Air Quality (TA Luft)
The Technical Instructions on Air Quality (TA Luft) have been set up as general administrative
regulations related to §48 BImSchG . The TA Luft further specifies the requirements to be met
by installations subject to licensing. It prescribes limit values for most air pollutants as well as
structural and operational requirements designed to limit diffuse emissions. Specific regulations
for ferrous metals processing activities by the TA Luft, directing at the avoidance and
minimisation of air pollution, are laid down in N° 3.3.3.6.1 (plants for rolling metals, heating
and heat treatment furnaces) in N° 3.3.3.9.1. (galvanising installations), and in N° 3.3.3.10.1
Ferrous Metals Processing Industry 477

Annexes
(installation for surface treatment of metalls using HNO3). Requirements set out are listed in
Table 3-2.
N° in TA Luft Reference Specification
3.3.3.6.1 (rolling) Reference quantity Emissions values refer to a volume content of oxygen in
waste gas of 5 out of 100
3.3.3.6.1 (rolling) Nitrogen oxides *) Emissions of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide in
the waste gas of plants operating air preheating of
200°C or more must not exceed the mass concentration
given in the figure below (Fig. 8-1), given as nitrogen
dioxide; possibilities, to control emissions by fuel
engineering and other state of the art measures are to be
employed.
3.3.3.6.1 (rolling) Sulphur oxides If burnable gases are used in an interrelated production
between an iron and steel works and a coking plant,
sulphur oxide emissions may not exceed the emission
value according to enclosure 1 to §16, 13 th BImSchV.
3.3.3.9.1 (galvanising) Waste gas cleaning Installations for galvanising, using fluxes, are to be
equipped with waste gas capturing devices like
encapsulation or hoods; waste gases need to be ducted
to a waste gas cleaning facility.
3.3.3.9.1 (galvanising) Dust Dustlike emissions in waste gases must not exceed
10mg/m 3 (STP).
3.3.3.9.1 (galvanising) Chlorine compounds Emissions of gaseous inorganic chlorine compounds in
waste gas must not exceed 20mg/m 3 (STP), given as
hydrogen chloride.
3.3.3.9.1 (galvanising) Emission measurements The result of a single measurement is to be determined
by several dipping processes; measuring time
corresponds to the sum of single dipping times and shall
cover usually ½ hour; dipping time is the period
between the 1 st and the last contact of the galvanised
piece with the galvanising bath.
Table 3-2: Technical requirements
Mass concentration of NO and NO2(stated as NO2)
g/m 3
1,30
1,20
1,10
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
200 300 400 500 600 700
Air peheating in °C
Figure 3-1: NOx emission limits TA Luft
478 Ferrous Metals Processing Industry

Annexes
*): The German Länderausschuß für Immissionsschutz (LAI) agreed on the 6 th and 8 th Mai of
1991 in Bayreuth to put in concrete terms the making dynamic of the TA Luft for heating and
heat treatment furnaces and settled the following emission values for NOx:
new plants - 500mg/m 3
existing plants with combustion air preheating
- up to 450°C: 500mg/m 3
- over 450°C: target value 500mg/m 3
In case of using coke oven gas:
- investigation of the individual case with a target value of 500mg/m 3
Since the TA Luft was enacted in 1986, local authorities sometimes demand stricter emission
limit values.
3.1.1.3 Technical Instruction on Noise Abatement (TA Lärm)
The Technical Instruction on Noise Abatement (TA Lärm) sets limits for noise emissions by the
operation of a facility, specified for various areas. The construction, operation or altering of a
facility is granted only if the emission limits allowed for a specific area are not exceeded and if
state-of-the-art noise protection measures are employed.
3.1.2 German regulations concerning the water quality
With respect to water management, each discharge, wherever it is located, has to comply with
the Federal Water Act (Wasserhaushaltsgesetz, WHG). The WHG is the legal instrument for
water pollution control, analogous to the BImschG for control of air pollution. Regulations of
the WHG cover waste water streams generated by various industrial processes, including
ferrous metals processing activities. According to the WHG, the use of surface, coastal, and
ground waters requires approval of the competent authority. Water protection legislation in
Germany is implemented by the Ordinance on Waste Water (Abwasserverordnung, AbwV) and
by general administrative regulations concerning minimum requirements to be met by
discharges, irrespective of the quality of the receiving medium. Generally, frame regulations for
water protection are provided on a federal level, but the federal states also add to water
legislation by complementary regulations. The WHG is furthermore complemented by the
discharge levy act (Abwasserabgabengesetz: AbwAG). Tariffs are related to the mass and
possible hazard of the discharged waste water according to Table 8-3. For discharge of sewage,
that exceeds the mentioned threshold values for concentrations or annual freights, the
discharging party has to pay a fee related to the given units of measurement.
Hazardous Substances Units of measurement Threshold values
(relating to a unit of hazard) Concentrations Annual freights
Oxydizable substances 50 kg Oxygen 20 mg/l 250 kg
(given as COD)
Phosphor 3 kg 0.1 mg/l 15 kg
Nitrogen 25 kg 5 mg/l 125 kg
Organic Halogen 2 kg Halogen, calculated as Cl 100 µg/l 10 kg
compounds as AOX
Mercury & compounds. 20 g 1 µg/l 0.1 kg
Cadmium & compounds 100 g 5 µg/l 0.5 kg
Chromium & compounds 500 g 50 µg/l 2.5 kg
Nickel & compounds 500 g 50 µg/l 2.5 kg
Lead & compounds 500 g 50 µg/l 2.5 kg
Copper & compounds 1000 g 100 µg/l 5 kg
Fish toxicity 3,000 m 3 discharges / GF GF =2 (dilution factor for non-lethality for
fishes of the discharge)
Table 3-4: Thresholds according to the discharge levy act
Ferrous Metals Processing Industry 479

Annexes
Minimum requirements are placed on sewage lines from certain legally fixed sources. Annex
24a of the AbWV (Abwasserverordnung, AbWV) deals inter alia with ferrous metals processing
activities. This Annex applies inter alia to waste water generated by the following processes:
continuous casting, hot forming, hot production of tubes, cold production of strip, cold
production of tubes, sections, bright steel, wire, continuous surface treatment of semi finished
and finished steel products. In section 2.1.2 of that Annex requirements are stated to minimise
the level of harmful substances in the waste water. Table 8-7 provides important restrictions
established by the AbWV, especially for warm and cold forming. Excluded from this regulation
is waste water from cooling systems for the indirect cooling of industrial processes and process
water treatment. Waste water obtained by these activities is subject to the provisions laid down
in Annex 31, AbWV. Table 8-8 gives relevant requirements to discharges of this Annex 31. If
the stated values are not observed, approval for the discharge of waste water will be denied.
Effluents of batch galvanising installations also need to comply with the provisions of Annex
40, AbWV.
Hazardous Substances /
Process
Hot
forming
Hot
production
of tubes
Cold
production
of strip
Cold
production
of tubes, ...
Cont.
surface
treatment
Chemical Oxygen Demand COD 40 mg/l 200 mg/l 200 mg/l 300 mg/l 300 mg/l
Iron 5 mg/l 5 mg/l 3 mg/l 5 mg/l 5 mg/l
Hydrocarbons 5 mg/l 10 mg/l 10 mg/l 10 mg/l 5
Nitrogen from nitrite (NO2-N) - - 5 mg/l 5 mg/l -
Total phosphorus - - 2 mg/l 2 mg/l 2 mg/l
Fluoride - - 30 mg/l 30 mg/l -
Lead - - - - 0.5 mg/l
Chromium, total 0.2 mg/l 0.5 mg/l 0.5 mg/l 0.5 mg/l 0.5 mg/l
Chromium VI - - 0.1 mg/l 0.1 mg/l 0.1 mg/l
Copper - - - - 0.5
Nickel 0.2 mg/l 0.5 mg/l 0.5 mg/l 0.5 mg/l 0.5 mg/l
Zinc 2 mg/l 2 mg/l 2 mg/l 2 mg/l 2 mg/l
Tin - - - - 2 mg/l
Cyanide - - - - 0.2 mg/l
Fish toxicity as thinning factor 2 2 6 6 6
AOX - - - - 1 mg/l
Table 3-5: Requirements to discharges from the iron and steel production (Annex 24,AbwV)
Most federal state constituted complementary regulations for indirect discharges. These
Directives usually are applicable to industrial plants, as long as no federal regulations are
provided. However, as most plants concerned are directly discharging waste water and therefore
have to comply with the corresponding regulations for direct discharge, the Directives on
Indirect Discharges are of minor interest.
Hazardous Substances Minimal Requirements
Chemical Oxygen Demand COD 40 mg/l
Phosphor compounds, given as P 3 mg/l
Zinc 4 mg/l
AOX 0.15 mg/l
Available residual chlorine 0.3 mg/l
Chromium compounds must not be contained
Mercury compounds must not be contained
Nitrite must not be contained
Metal organic Compounds (Metal-Carbon-Compound) must not be contained
Table 3-6: Requirements to discharges from cooling systems of industrial processes (Annex 31,
AbwV)
480 Ferrous Metals Processing Industry

Annexes
3.1.3 German regulations concerning the waste management and disposal of
hazardous materials
Waste legislation in Germany is laid down in the Act on Waste Prevention and Treatment
(Abfallgesetz, AbfG). It is applied to the use and storage of waste, i.e. to substances to be
disposed of by the processor or to substances whose proper treatment is necessary to protect the
environment. Additional requirements refer to waste from particular installations.
Legislation laying down measures aiming towards „avoidance, utilisation and disposal“ of
waste is set down in the Recycling and Waste Management Act (Kreislaufwirtschafts- und
Abfallgesetz, KrW-/AbfG), which came into force in October 1996 and is the most important
part of the new AbfG. It broadens the entire national waste concept and sets new priorities with
regard to the avoidance of and the duty to utilise waste. The KrW-/AbfG also codifies
manufacturer’s product responsibility.
For administrational procedures, technical guidelines on waste (TA Abfall) and on municipal
waste (TA Siedlungsabfall) are of relevance. Furthermore, an administrative instruction,
technical guideline on special wastes (TA Sonderabfall), regulates the handling of special waste.
Facilities for treating waste have to fulfil requirements regulated in special decrees, based on
Art. 5 BImSchG.
A working group of the federal states on waste (Länderarbeitsgemeinschaft Abfall, LAGA)
issued a categorisation of waste types, comprising 589 types of waste, of which 333 have
priority for control (LAGA-Abfallartenkatalog). This catalogue was valid till 12/31/1998 and
has been replaced by the European waste catalogue (EWC) in the following. To facilitate the
change from the LAGA catalogue to the EWC, the German LAGA worked out an interim
catalogue (LAGA-Umsteigekatalog). Table 8-9 summarises the classification of selected
relevant substances generated within ferrous metals activities.
Type of Waste LAGA Waste Key 1 EWC Waste Key / remarks
Scale 351 02 120199
Dismantled refractories 31103 100206
Eisenhaltiger Staub ohne schädl. Beim. 35101 120102
Ferrous scrap 35103 170405
Zinc dross 35309 170404
Iron hydroxide 51309 110104, 190201
Iron chloride (FeCl3) 51519 060305
Spent pickle 52102 060101, 060102, 060103,
060105, 110105
Cooling agents 54401 120110
Rolling mill sludge 54701 130501
Sludge from oil separation 54703 130502
Table 3-7: Selected LAGA/EWC numbers for wastes resulting from selected FMP activities
1 Classification with reservation
Ferrous Metals Processing Industry 481

GLOSSARY
Ca
Ca(OH)2
CaCl2
Cd
CO
CO2
Cr
Cu
Fe
FeCl2
Fe2O3
FeOx
HCl
HF
Hg
H2SO4
Mn
N2
NaCl
NO2 -
NOx
Na2SO4
Ni
NH3
NH4Cl
NO
NO2
Pb
SO2
Zn
ZnCl2
Calcium
Calcium hydroxide
Calcium chloride
Cadmium
Carbon monoxide
Carbon dioxide
Chromium
Copper
Iron
Iron chloride
Iron oxide, ferric oxide
Hydrochloric Acid
Hydrofluoric Acid
Mercury
Sulphuric acid
Manganese
Molecular nitrogen
Sodium chloride
Nitrite
Nitrogen Oxides
Sodium sulphate
Nickel
Ammonia
Nitric oxide
Nitrogen dioxide
Lead
Sulphur dioxide
Zinc
Zinc chloride
Substances
Glossary
Ferrous Metals Processing Industry 483

Glossary
euro
Pa
°C
g
kg
t
min
mm
cm
m
m 2
m 3
Nm 3
kWh
kWth
J
s
h
d
y
t/d
t/y
bar
l
vol%
Mt/a
µ
m
c
k
M
G
Units
currency unit of EU (participating Member States)
Pascal
Degree centigrade/Celsius
gram
kilogram
metric tonne (1000kg)
minutes
millimetre
centimetre
metre
square metre
cubic metre
m 3 at 273K, 101.3kPa, dry
kilowatt hour
kilowatt thermal
joule
second
hour
day
year
tonnes per day
tonnes per year
10 5 Pa
litre
Percentage of the volume
Million of tonnes per annum
micro 10 -6
milli 10 -3
centi 10 -2
kilo 10 3
mega 10 6
giga 10 9
Prefixes
484 Ferrous Metals Processing Industry

∅
BAT
BF
BFG
BOF
BREF
CC
COD
COG
CR
EIPPCB
EP
€ or EUR
FF
FMP
HC
HNx gas
HOWAQ
HR
HTC
H2O2
IEF
n.a.
NG
PCDD/F
ppm
SCR
SNCR
SS
TSS
TWG
VOC
Mixed acid/mixed
liquor
Mixed acid
Stripping
Abbreviations
Glossary
Average
Best available technique as defined in Article 2(11) of the IPPC Directive
Blast Furnace
Blast Furnace Gas
Basic Oxygen Furnace
BAT reference document
Continuous coating/continuos coated
Chemical oxygen demand indicating the amount of chemically oxidisable organic
matter in the waste waters
Coke Oven Gas
Cold rolling/cold rolled
European Integrated Pollution Prevention and Control Bureau
Electrostatic Precipitator
European currency unit
Fabric Filter
Ferrous metals processing
Hydrocarbon
Nitrogen-hydrogen mixture
Hot water quench
Hot rolling/hot rolled
Hourly technical capacity
Hydrogen peroxide
Information exchange forum
Not available
Natural gas
Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxins/Furans
Parts per million
Selective non-catalytic reduction
Selective non-catalytic reduction
Suspended solids (in waste water)
Total suspended solids (in wastewater)
Technical working group
Volatile organic compounds
Definitions of terms
HCl used for pickling of steel and for stripping of galvanized steel
A mixture of nitric and hydrofluoric acids, used to pickle stainless steel
De-zincing of steel by immersion in acid (HCl)
Ferrous Metals Processing Industry 485

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488 Ferrous Metals Processing Industry

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